Schnelltest erkennt Krankheitserreger in 30 Minuten statt Wochen

Ob Schimmel in der Wohnung, Krankheitserreger im Spital oder Allergene in der Raumluft: Viele gesundheitlich relevante Belastungen bleiben lange unbemerkt. Zwar gibt es zahlreiche Verfahren zum Nachweis von Schadstoffen, Viren und anderen Mikroorganismen, doch die Analyse erfolgt häufig im Labor und Ergebnisse liegen oft erst nach Tagen oder Wochen vor. Gerade in Situationen, in denen rasches Handeln erforderlich ist, kann dieser Zeitverlust zum Problem werden.  

„Wir sind einer Reihe von Schadstoffen ausgesetzt, die wir teilweise nicht verhindern können – zum Beispiel Weichmacher oder Mikroplastik von Kunststoffen“, sagt Thomas Czerny vom Forschungszentrum Molekulare Biotechnologie an der Hochschule Campus Wien. Hinzu kommen auch Allergene oder Mykotoxine – das sind von Pilzen gebildete Schadstoffe – die unter bestimmten Bedingungen auftreten können. 

Schnelle Reaktion

Um Schadstoffe in der Umgebung frühzeitig erkennen zu können, forschen Czerny und sein Team im Rahmen des Projekts „FasTest“ an Schnelltests. Ziel ist es, potenzielle Belastungen in Echtzeit zu erkennen und ihr Ausmaß zuverlässig zu bestimmen. Im Fokus stehen insbesondere Pathogene,  also Viren, Bakterien oder Pilze, die in bestimmten Situationen ein gesundheitliches Risiko darstellen können. 

Denkbar seien laut Czerny etwa Anwendungen in Räumen mit Schimmelbefall oder in Krankenhäusern, in denen das Auftreten bestimmter Keime rasch erkannt werden muss. Auf der Suche nach einer geeigneten Nachweismethode verglich das Forschungsteam bestehende Technologien. Untersucht wurden sowohl antikörperbasierte Verfahren, wie sie etwa bei Corona-Antigentests eingesetzt werden, als auch PCR-basierte Methoden, die auf dem Nachweis von RNA und DNA beruhen und ebenfalls während der Pandemie breite Anwendung fanden.

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Geringerer Aufwand 

Im Rahmen eines direkten Vergleichs zeigte sich, dass PCR-Verfahren einen wesentlichen Vorteil bieten: Laut Czerny sind sie deutlich flexibler und können rascher an neue Fragestellungen oder spezifische Zielorganismen angepasst werden. „Eine PCR-ähnliche Methode, die sich besonders gut für Schnelltests eignet, ist LAMP“, sagt der Wissenschafter der futurezone.

Bei der klassischen PCR wird die Probe in einem speziellen Gerät im Labor wiederholt unterschiedlichen Temperaturen ausgesetzt. Im Unterschied dazu arbeitet das LAMP-Verfahren bei konstanter Temperatur. Dadurch lässt es sich einfacher und mit geringerem technischem Aufwand durchführen. Während die PCR zwar als sehr präzise und verlässliche, jedoch überwiegend laborbasierte Methode gilt, ermöglicht LAMP einen deutlich schnelleren Nachweis direkt vor Ort. „Ergebnisse liegen in der Regel bereits innerhalb von 30 Minuten vor“, betont Czerny. 

Derzeit wird die Methode unter anderem für den Nachweis von Mastitis – das ist eine Euterentzündung – bei Rindern getestet. Da betroffene Tiere rasch behandelt werden müssen und die Erkrankung die Milchproduktion beeinträchtigt, besteht sowohl aus veterinärmedizinischer als auch aus wirtschaftlicher Sicht hoher Handlungsbedarf.

Die schnelle Identifikation des entsprechenden Erregers ermöglicht eine gezielte Behandlung, ohne mehrere Tage auf Laborergebnisse warten zu müssen. „Sobald man den Erreger kennt, kann man die optimale Therapie beginnen“, sagt Czerny. In weiterer Folge könnte der Einsatz von Breitbandantibiotika hinfällig und damit das Risiko für die Bildung von Antibiotikaresistenzen verringert werden.

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Hilfe auch für Allergiker

„LAMP bei Mastitis anzuwenden, war nur der erste Schritt. Das Besondere an der Methode ist, dass sie rasch für neue Anwendungen weiterentwickelt werden kann. Daran arbeiten wir aktuell“, sagt Thomas Czerny. Langfristig sehen die Forschenden zahlreiche weitere Einsatzmöglichkeiten. Dazu gehört etwa der Nachweis verschiedener Pathogene oder Pilzsporen, von dem insbesondere auch Allergiker profitieren könnten. 

Allergien zählen zu den häufigsten chronischen Erkrankungen, wobei unter anderem Schimmelpilzsporen gesundheitliche Beschwerden auslösen oder verstärken können. Bislang stehen für den Nachweis solcher Belastungen meist nur laborbasierte Verfahren zur Verfügung. Das gilt auch für die Beurteilung von Schimmelbefall in Innenräumen, bei der zwischen Probenahme und Ergebnis oft mehrere Wochen vergehen. Künftig könnten schädliche Pilze und andere biologische Belastungen direkt vor Ort identifiziert werden – und damit deutlich schneller als bisher.