Tuberkulose schneller und sicherer nachweisen

Tuberkulose gehört auch im 21. Jahrhundert zu den Infektionskrankheiten, die weltweit die meisten Todesopfer fordern. Besonders angespannt ist die Situation in Afrika und Südostasien. Bedingt durch die Globalisierung und Migration steigen die Fallzahlen auch in Deutschland wieder an. Eine schnellere und sicherere Diagnose soll die Bekämpfung der Krankheit künftig erleichtern.

Nach Schätzungen der Weltgesundheitsorganisation starben im Jahr 2015 rund 1,4 Millionen Menschen an Tuberkulose. Betroffen sind vor allem Länder wie Indien, China, Pakistan, Indonesien, Nigeria und Südafrika. In Deutschland sind  die Probleme mit Tuberkulose weitaus geringer. Allerdings nehmen die Infektionszahlen auch hierzulande seit dem Tiefstand im Jahr 2012 mit rund 4000 Erkrankungen wieder zu. Im Jahr 2016 registrierte das Robert Koch-Institut knapp 6000 Infektionsfälle. Wichtig für die Bekämpfung der Krankheit ist eine zuverlässige und schnelle Diagnose der Tuberkuloseerreger.  

Anlass und Ziele des Projektes

Für die Diagnose der Tuberkulose haben molekularbiologische Verfahren eine hohe Bedeutung, weil sie schnell und zuverlässig den Erreger nachweisen. Übertragungen der Krankheit auf andere Menschen können so rasch unterbunden werden. In gängigen Testsystemen wird die genetische Information des Erregers aus dem Probenmaterial isoliert, durch enzymatische Prozesse vervielfältigt und mittels einer spezifischen Farbreaktion nachgewiesen. Die Analyseschritte werden hierbei nacheinander von medizinischem Personal durchgeführt. Bedingt durch eine unsachgemäße Durchführung der Probenpräparation durch das Personal kann es zu Kontaminationen der zu untersuchenden Probe durch fremdes Probenmaterial kommen. Dies führt gerade in Ländern, die nicht über eine ausreichende medizinische Infrastruktur verfügen, häufig zu Fehldiagnosen mit teilweise dramatischen Folgen für den Patienten. Zudem besteht eine Infektionsgefahr des medizinischen Personals mit dem Erreger.

Ziel des Vorhabens „TB-Tube“ ist die Erforschung eines kostengünstigen, schnellen und auch für nicht technisches Personal einfach zu bedienenden Testsystems zum Nachweis von Tuberkulose-Erregern. Schlüsselkomponente dabei ist eine Einweg-Kartusche aus Kunststoff, in der sämtliche Analyseschritte der Abtrennung, der Vervielfältigung und dem Nachweis des Erregererbgutes in einem geschlossenen System ablaufen. Hierdurch können kritische und für Kontaminationen anfällige Probenpräparationsschritte sowie auch eine Infektion des Personals vermieden werden. Im Rahmen des Projekts wurde ein hochempfindliches DNA-Extraktionsverfahren entwickelt und in Funktionsmuster der Einweg-Kartusche integriert. Diese wurden im 3D-Druck- und Mikrofräsverfahren hergestellt. Damit gelang die vollautomatisierte Extraktion der Erreger-DNA aus Proben von Patienten. Ebenso konnte die Langzeitstabilität der in den Kartuschen verwendeten Reagenzien gezeigt werden. Aufbauend auf den vielversprechenden Ergebnissen, wird im weiteren Projektverlauf die Produktion der Kartuschen für umfangreiche Feldversuche hochskaliert. Bei einem erfolgreichem Abschluss des Projektes, werden künftig Tuberkoloseinfektionen schneller, zuverlässiger und sicherer für das medizinische Personal nachgewiesen werden können.