Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGBEin Schwerpunkt der Molekularen Diagnostiksysteme am Fraunhofer IGB ist die Entwicklung Microarray-basierter Diagnostika.
Mit Hilfe eines DNA-Chips zur Klassifizierung von Mammakarzinomen wird beispielsweise eine individuelle und effizientere Therapie und Prognose ermöglicht (Bild 1). Auch für Non-Hodgkin-Lymphome entwickeln wir mit Hilfe molekulargenetischer Methoden verbesserte Diagnostik-Arrays. Ein weiteres Feld der Molekularen Diagnostik am IGB ist die chipbasierte Diagnose von Infektionserkrankungen, die laut Weltgesundheitsorganisation zu den häufigsten Todesursachen gehören.
Molekulare Diagnostik: Diagnose-Chip für Sepsis
Indikation Sepsis
Bild 1: Typischer DNA-Microarray, wie er zum Nachweis von Sepsis oder auch zur Klassifizierung in der Krebsdiagnostik eingesetzt wird.
Sepsis, umgangssprachlich auch als Blutvergiftung bezeichnet, ist eine außer Kontrolle geratene Infektion mit einem komplexen und lebensbedrohlichen Krankheitsbild. Die Ursache liegt in der systemischen und unkontrollierten inflammatorischen Reaktion des Patienten auf die Invasion potenziell pathogener Mikroorganismen.
Für eine effektive Therapie der Sepsis ist die frühe Diagnose essenziell. Diese wird jedoch häufig erschwert, da die Identifizierung der Sepsis auslösenden Pathogene immer noch überwiegend durch die klassische, aber zeitintensive Blutkultur (24-72 Stunden) erfolgt.
Schnellere Diagnose mit molekularen Techniken
Molekulare Techniken haben das Potenzial, die Zeitlimitierung der Blutkultur in der Diagnostik zu überwinden und damit eine frühe und effiziente Therapie zu ermöglichen. In diesem Projekt entwickeln wir in Zusammenarbeit mit GATC Biotech AG, Konstanz, der National University of Pusan und der Gene In Co. Ltd. in Südkorea eine DNA-Microarray-Plattform, mit der sowohl pathogene Mikroorganismen (Bakterien und Pilze) als auch deren relevante Resistenzen detektiert und identifiziert werden können. Um die Sensitivität der Chips zu erhöhen, setzen wir auch proprietäre, mit Nanopartikeln beschichtete Oberflächen ein.
Klassifizierung der Keime
Für die Klassifizierung Sepsis auslösender Keime wählen wir in silico genomische Sequenzen aus. Hierfür werden sowohl öffentlich zugängliche als auch kommerzielle Datenbanken und Programme verwendet (z. B. Ribosomal Database Project (RDP) Datenbank, ARB, Cluster of Orthologous Groups of Proteins (COGs), ERGO™ Integrated Genomics). Die Datenbanken werden teilweise lokal installiert, um die extrem aufwendigen Rechenprozesse auf parallel-rechnerbasierten Hochgeschwindigkeitsnetzwerken durchzuführen. Diese Arbeiten erfolgen in enger Zusammenarbeit mit unserem Projektpartner GATC Biotech AG, Konstanz.