Projektbeschreibung

Grippale Infekte oder Atemwegsinfektionen unterschiedlicher Schweregrade sind die häufigsten Gründe für hausärztliche Konsultationen und stellen außerdem eine große Gefahr für die Patient*innen in der Klinik dar. In der heutigen klinischen Routine dauert die Identifikation eines Infektionserregers bis zu 5 Tagen, so dass eine Erreger-spezifische Therapie erst spät eingeleitet werden kann. Dies führt durch verlängerte Klinikaufenthalte zu höheren Kosten für das Gesundheitssystem und für den Betroffenen zu Verzögerungen in der Genesung, im schlimmsten Fall - z.B. durch eine einsetzende Sepsis - sogar zum Tod. Zudem können sich durch die unsachgemäße Antibiotika-Gabe resistente Erreger entwickeln, welche zunehmend Probleme im Klinikalltag verursachen.

Die in der Lunge angesiedelten Erreger produzieren spezifische Metaboliten - flüchtige organische Verbindungen (VOCs) - die u.a. über die Ausatmung den Körper verlassen. Die Ionenmobilitätsspektrometrie gekoppelt mit gaschromatographischer Vortrennung (GC-IMS) ist eine schnelle, nachweisstarke, sichere und robuste Methode zur Analyse gasförmiger Proben im Spurenbereich. Dies erlaubt die Erreger-charakteristischen Metaboliten-Muster sozusagen als "Fingerprint" der VOCs über Kulturen bereits nach wenigen Stunden zu detektieren. Im Rahmen des Projektes InosIn soll nun die Detektion dieser Muster am Beispiel einiger klinisch relevanter Erreger auf die Detektion direkt in der Ausatemluft der Patient*innen übertragen werden. Mit einem solchen schnellen, hochempfindlichen und nicht-invasiven Verfahren kann bereits im Frühstadium einer Infektion der pathogene Erreger identifiziert werden, was dann eine frühe Erreger-adäquate Therapie ermöglicht. So wird zum Nutzen des Betroffenen der Genesungsprozess beschleunigt, mögliche Komplikationen vermieden und die Aufenthaltsdauer in der Klinik verkürzt, was wiederum die Kosten für das Gesundheitssystem senken wird und zusätzlich die Entwicklung von Resistenzen vermeidet.

Im Rahmen des Projektes IonsIn werden dafür zunächst über Kulturen die Erreger-charakteristischen Metaboliten-Muster für ausgewählte, klinisch relevante bakterielle Erreger erforscht, um diese Ergebnisse anschließend auf die Detektion in der Ausatemluft zu übertragen. Dazu wird ein GC-IMS Demonstrator aufgebaut und bezüglich Selektivität und Nachweisstärke adaptiert. Nach einer erfolgreichen Standardisierung und Verifizierung der Methode werden die Messungen auch direkt aus der ausgeatmeten Luft von Patient*innen durchgeführt. Die Ergebnisse der Atemluftanalysen werden schließlich mit den Erkenntnissen aus der klassischen Mikrobiologie und mittels eines zu entwickelnden analytischen Verfahrens auf Basis der Gaschromatographie gekoppelt mit einem massenselektiven Detektor (GC/MS) validiert. Das GC/MS dient hierbei auch der Identifikation von heute noch unbekannten spezifischen Markersubstanzen, aus denen dann zusammen mit den bereits bekannten Markern eine erregerspezifische Stoffdatenbank aufgebaut wird.