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Schnelltest ermöglicht Pestnachweis Dem Schwarzen Tod auf der Spur

| Autor/ Redakteur: Dirk Pohlmann* / Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Obwohl die Pest heutzutage durch Antibiotika oftmals wirksam therapiert werden kann, sterben nach wie vor Menschen an der Krankheit. In China, Indien aber auch den USA gab es in den vergangenen Jahren vereinzelte Pest-Fälle. Ein neuer Test soll hier schnell Auskunft über eine Infektion geben.

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Abb.2: Der Reaktionsweg des Pestschnelltests
Abb.2: Der Reaktionsweg des Pestschnelltests
(Bild: Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzfl.)

Im US-Bundesstaat New Mexico wurde Ende September 2013 der dritte Pestfall des Jahres gemeldet. Ein 52-jähriger Mann infizierte sich, vermutlich durch Flöhe. Vorher waren dort bereits ein 15-jähriger Teenager und ein 11-jähriges Mädchen positiv auf Pest getestet worden. Die Pest ist berüchtigt als die schrecklichste Seuche des Mittelalters. In Europa, rund um das Mittelmeer und in China fielen in drei Pandemien etwa 200 Millionen Menschen dem „Schwarzen Tod” zum Opfer. Auch wenn die Pest seitdem in Europa nicht mehr aufgetreten ist, die Erinnerung wirkt bis heute nach. In den angelsächsischen Ländern ist der Name für die Pest, „Plague” gleichzeitig der Begriff für „Seuche”.

Und diese Seuche ist noch nicht ausgerottet. 2009 wurde Ziketan, eine Stadt in China, wegen einer Pest-Epidemie unter Quarantäne gestellt. Im selben Jahr gab es 16 Pestfälle im libyschen Tobruk. 2008 wurden 18 Pestfälle in Madagaskar verzeichnet, 2002 gab es eine Epidemie im Bundesstaat Himachal Pradesh in Indien.

Und immer wieder gibt es einzelne Fälle in den USA, vor allem in New Mexico. Die Pest wird meist durch Flöhe von Nagetieren auf den Menschen übertragen. Wahrscheinlich ist sie unter Nagetieren weiter verbreitet, als bisher angenommen. In diesem Jahr wurde ein pestinfiziertes Eichhörnchen in Kalifornien entdeckt und Wissenschaftler in Nord-Dakota stellten fest, dass ganze Kolonien von Präriehunden der Pest zum Opfer fallen.

Antibiotika bieten sichere Therapie der Pest

Unbehandelt verläuft die Pest meist tödlich. Der Schrecken, den der Erreger der Seuche Yersinia pestis verursacht, wird auch militärisch genutzt. Wegen der sehr hohen Ansteckungsgefahr und der Schwere der Infektion wird er als biologischer Kampfstoff der gefährlichsten Kategorie A eingestuft.

Antibiotika ermöglichen heute eine sichere Bekämpfung der Krankheit, trotzdem liegt die Todesrate immer noch bei 11% und selbst in den USA büßen Patienten trotz erfolgreicher Behandlung Gliedmaßen ein, oft müssen Finger und Beine amputiert werden. „Der wichtigste Faktor für das Überleben der Pest ist ein frühes Erkennen der Infektion“, sagt Dr. Chakkumkal Anish, Leiter der Arbeitsgruppe Glykobiologie am Potsdamer Max-Planck-Institut, „deshalb kann unsere Arbeit in Zukunft die Überlebensrate von Pestpatienten positiv beeinflussen“.

Er gehört zu einer Gruppe von Wissenschaftlern um Prof. Peter Seeberger, Direktor am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung (MPIKG) in Potsdam-Golm. Die Forscher haben einen einfachen, billigen und zuverlässigen Test für das Bakterium Yersinia Pestis entwickelt. Möglich wurde das Verfahren durch Fortschritte der synthetischen Zuckerchemie und -biologie, dem Arbeitsfeld auf dem die Max-Planck-Wissenschaftler des MPIKG zu den weltweit führenden Spezialisten gehören.

„Der Nachweis von Yersinia pestis geschieht derzeit meist entweder auf Basis der Polymerasekettenreaktion oder mit konventioneller Phänotypisierung“, erklärt Peter Seeberger vom Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam. „Diese Nachweismethoden sind zwar verlässlich, aber komplex, teuer und vor allem dauern sie zu lange.“

Oberflächenproteine des Erregers durch Antikörper zu identifizieren, sei eine vielversprechende und weniger komplizierte Alternative zum Nachweis der Pest, aber die sei mit einer hohen Fehlerquote und einer geringen Selektivität gegenüber verwandten Bakterienstämmen verbunden. Um nahezu 100% sichere Resultate zu ermöglichen, ist es nötig, Proben aus den Pestbeulen zu verwenden, andere Körperflüssigkeiten wie z.B. Urin sind sehr unsicher.

Zum sicheren Nachweis des Pest-Erregers, wählten die Max-Planck-Forscher deswegen einen anderen Weg.

Sie spürten in einem Lipopolysaccharid auf der Oberfläche von Yersinia pestis zunächst einen Mehrfachzucker auf, der sich als spezifisches Antigen eignet. Diese komplexe Verbindung stellten sie dann in mehreren Schritten synthetisch her. Dabei wurde das Molekül nicht exakt nachgebildet, sondern eine wesentliche Struktur aus drei Zuckern synthetisiert, die eine Art Motiv darstellt, dass die Identifikation sicher ermöglicht, also keine Verwechslungen mit anderen gramnegativen Bakterien produziert.

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