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Molekulare Diagnostik

Borreliose, FSME & Co: Optimierung in der Zecken-Diagnostik

| Redakteur: Dr. Ilka Ottleben

Zecken sind weltweit verbreitet und aufgrund der übertragbaren Krankheiten gefürchtet. Der Klimawandel lässt auch hierzulande neue Arten heimisch werden. Die Diagnostik tut sich indes bei durch Zecken übertragbaren Erkrankungen mitunter schwer. Ein Ansatz zur Verbesserung ist die Dekontamination der Tiere.

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Abb. 1: Prof. Dr. Matthias Noll vom Institut für Bioanalytik der Hochschule Coburg entwickelt zusammen mit Angeline Hoffmann ein Dekontaminierungsverfahren für Zecken.
Abb. 1: Prof. Dr. Matthias Noll vom Institut für Bioanalytik der Hochschule Coburg entwickelt zusammen mit Angeline Hoffmann ein Dekontaminierungsverfahren für Zecken.
(Bild: Hochschule Coburg)

LP: Es gibt „Dinge“, die braucht es nicht zwingend, so meint man. Zecken gehören dazu. Eine exakte Diagnose der von ihnen übertragenen Erkrankungen wie Borreliose und Frühsommer-Meningitis (FSME) gestaltet sich häufig schwierig. Wie kann das im Zeitalter molekularer Diagnostik sein?

Prof. Dr. Matthias Noll: Die Vorgehensweise der Diagnostik bei Verdacht auf eine Infektion mit Borrelien, sowie die Interpretation serologischer Testergebnisse ist für Deutschland in verbindliche Standards (DIN 2005) festgelegt. So wird hier die serologische Stufendiagnostik angewendet. Das Hauptproblem liegt darin, dass allein der Nachweis von Antikörpern gegen Borrelien aus Patientenmaterial mittels ELISA und Westernblot keine zuverlässige Aussage über eine Infektion zulässt. Nur wenn diese Nachweise oder andere klinische Befunde und die Anamnese für eine Infektion sprechen, kann die Diagnose Borreliose relativ sicher gestellt werden. Unglücklicherweise ist es zudem so, dass sogar bei auftretender Erythema migrans, das ist eine zentrifugal sich ausbreitende Rötung auf der Haut häufig kein Nachweis der Infektion mittels serologischer Diagnostik möglich ist. U.a. können die momentan verfügbaren Tests häufig nicht zwischen einer bereits länger zurückliegenden Borreliose-Erkrankung oder einer akuten Form unterscheiden.

Im Bezug auf eine Erkrankung durch das Frühsommer-Meningoenzephalitis (FSME) Virus kann der Erreger in der ersten Krankheitsphase mittels quantitativer Polymerase-Chain-Reaction (qPCR) nachgewiesen werden. Ein negatives Ergebnis bedeutet allerdings nicht zwangsläufig, dass keine Infektion eingetreten ist. Da der Virus zu den (positiven)-einzelsträngigen-RNA-Viren gehört, erschwert es zum einen sein genomischer Aufbau und zum andern die nur kurze virämische Phase, das ist die Zeit, in der sich der Virus über die Blutbahn im Körper verteilt, den Nachweis mithilfe der qPCR.

Des Weiteren schwierig gestaltet sich der Nachweis aus dem Patienten durch das Prüfen von IgM- und IgG-Antikörpern in Blutserum oder Liquor (Gehirn-Rückenmarksflüssigkeit) mittels ELISA oder Immunfluoreszenz. Dabei müssen zwei Proben im Abstand von zwei bis vier Wochen untersucht werden. V.a. eine Liquoruntersuchung ist für die Patienten eine schmerzhafte und unangenehme Behandlung mit einem großen Potenzial an Nebenwirkungen. Im Gegensatz zur Borreliose besteht bei FSME die Möglichkeit einer Prophylaxe durch eine Impfung. Allerdings kann eine FSME-Impfung häufig zu einem falsch positiven Ergebnis in der Diagnostik führen.

Es existieren somit zwar bereits Nachweisverfahren für einzelne Erreger aus Zecken für Mensch und Tier, wie z.B. auf FSME und Borrelien, aber es fehlen analytisch schnelle, sensitive und zuverlässige Verfahren, um die bisher unbekannten weiteren Mikroorganismen inklusive der Krankheitserreger in Zecken explorativ nachzuweisen. Darüber hinaus werden bei der Diagnostik von Borrelien oder FSME keine Co-Infektionen mit anderen Erregern (z.B. Rickettsien oder Babesien) in Betracht gezogen. Somit gibt es aktuell einen deutlichen Verbesserungsbedarf beim Nachweis von zeckenübertragenen Infektionen.

LP: Sie erforschen an ihrem Institut speziell Dekontaminationsstrategien. Warum das?

Prof. Dr. Noll: Bei der Analyse des Zeckenmikrobioms in der Routinediagnostik findet keine vorherige Dekontamination des Oberflächenmikrobioms der Zecke statt. Somit kann eine nicht ausreichende Dekontamination des Oberflächenmikrobioms bei der Analyse der gesamten Zecke das Ergebnis der Diversität des Mikrobioms beeinflussen. Mithilfe von verschiedenen Dekontaminationsmitteln soll festgestellt werden, ob der nach Stand der Wissenschaft zumeist verwendete 70% Ethanol zur Dekontamination der Oberfläche von Zecken ausreichend geeignet ist. Des Weiteren kann nachgewiesen werden, dass sich nicht alle Dekontaminationsmittel für die Zeckenoberfläche eignen, da sie unterschiedlich an der Zeckenoberfläche anhaften können und die Zellwände bzw. die DNA des Mikrobioms innerhalb der Zecke ebenfalls degradieren und somit negativ beeinflussen können. Außerdem kann als Ergebnis eine Reihenfolge der Effizienz der Dekontaminationsmittel aufgestellt werden. So geht man davon aus, je geringer die Wiederfindungsrate der Kontaminanten des Oberflächenmikrobioms ist, desto genauer ist die Zuordnung der Bakterien, Viren und Eukaryonten zu dem Mikrobiom in der Zecke.

LP: Wie lässt sich die Routinediagnostik also verbessern?

Prof. Dr. Noll: Es sollte ein zusätzlicher Arbeitsschritt von fünf bis maximal zehn Minuten in den Diagnostikprozess integriert werden. Diese Zeit reicht bereits aus, um das Oberflächenmikrobiom ausreichend zu dekontaminieren und somit den Einfluss von Kontaminanten bei der Analyse des inneren Mikrobioms signifikant zu mindern.

LP: Welche Parameter sollen künftig außerdem überprüft werden, und was bedeutet das dann konkret für den Patienten?

Prof. Dr. Noll: Durch die Evaluierung zu der aktuellen Verfahrensweise bei der Diagnostik von Lyme Borreliose wurde bereits erläutert, dass diese noch deutlich verbessert werden können. Daher wollen wir im weiteren Verlauf die Wiederfindung und somit die molekulare Charakterisierung von Bakterien der Gattung Borrelia im Zeckenmikrobiom untersuchen. Anschließend soll ermittelt werden, ob ein eventueller Zusammenhang von Borrelien mit anderen (pathogenen) Bakterien bzw. bakteriellen Gemeinschaften vorliegt. Somit könnte man Anhaltspunkte zur Optimierung bzw. Etablierung eines neuen Ansatzes in der Routinediagnostik, wie auch in der Therapie gewinnen.

Des Weiteren beinhaltet das Zeckenmikrobiom weitaus mehr Erreger, als Borrelien oder FSME-Viren. Somit soll von weiteren Zecken die Epidemiologie von noch unterrepräsentierten Pathogenen (Rickettsien, Babesien, West-Nil Virus) statistisch valide beurteilt werden. Damit kann eine Einschätzung für die zukünftige Bedeutung in der Routinediagnostik erhalten werden.

Herr Prof. Noll, vielen Dank für das Gespräch.

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