Neue Genom-Analyse aus Blutplasma verbessert Diagnostik schwerer Infektionen

Die rasche Identifikation von Erregern bei schweren bakteriellen Infektionen ist klinisch essenziell. Begonnene Antibiotikatherapien erschweren jedoch den klassischen mikrobiologischen Nachweis über Blutkulturen. Forschende des Universitätsklinikums Jena entwickelten ein direktes Detektionsverfahren aus Blutplasma. Das System liefert Befunde innerhalb weniger Stunden. Zudem arbeitet es unabhängig von einer laufenden Antibiose.

Probenvorbereitung und Nanopore-Sequenzierung

Die rasche Identifikation von Erregern bei schweren bakteriellen Infektionen ist klinisch essenziell. Begonnene Antibiotikatherapien erschweren jedoch den klassischen mikrobiologischen Nachweis über Blutkulturen. Forschende des Universitätsklinikums Jena entwickelten ein direktes Detektionsverfahren aus Blutplasma. Das System liefert Befunde innerhalb weniger Stunden. Zudem arbeitet es unabhängig von einer laufenden Antibiose.

Probenvorbereitung und Nanopore-Sequenzierung

Die Methodik basiert auf der Analyse mikrobieller zellfreier DNA (mcfDNA). Diese zirkulierenden Erbgutfragmente stammen von Bakterien, Viren oder Pilzen. Zunächst isoliert das Labor die freien DNA-Fragmente aus dem Plasma. Spezifische Adapter überführen die Fragmente in eine Sequenzierbibliothek. Anschließend erfolgt die Echtzeit-Analyse mittels Nanopore-Sequenzierung. Eine zeitaufwendige Kultivierung der Erreger entfällt bei diesem Workflow vollständig.

Klinische Validierung und diagnostische Sensitivität

„Bei schweren Infektionen zählt oft jede Stunde. Gleichzeitig sinkt die Aussagekraft klassischer Blutkulturen, sobald Antibiotika verabreicht wurden“, sagt Dr. Micha Banz. „Unser Ziel war es deshalb, ein Verfahren zu entwickeln, das schnell einsetzbar, kostengünstig und für klinische Labore gut zugänglich ist.“
Eine Pilotstudie validierte den Assay an 18 Patienten mit Blutstrominfektionen oder Verdacht auf infektiöse Endokarditis. In 16 Fällen korrelierten die Ergebnisse mit der klinischen Diagnose
Besonders relevant: Bei zwei kulturnegativen Endokarditiden identifizierte das Verfahren die Erreger trotz negativer Blutkulturen.

Analysenzeit, Wirtschaftlichkeit und Therapiemonitoring

Die Gesamtanalyse vom Probeneingang bis zum Befund dauert rund zwölf Stunden. Die reinen Materialkosten liegen aktuell bei 100 bis 120 Euro pro Probe. Damit übersteigt das Verfahren die Kosten klassischer Blutkulturen. Es ist jedoch deutlich günstiger als kommerziellen Spezialanalysen für mcfDNA. Über die Akutdiagnostik hinaus eignet sich die Methode für das Therapiemonitoring. Die mcfDNA blieb bei Patienten bis zu 16 Tage nach Therapiebeginn nachweisbar. Dies erlaubt eine präzise Verlaufsbeobachtung der Infektion.

Individualisierte Antibiose und Open-Science-Ansatz

„Langfristig könnte die Technologie helfen, Antibiotikatherapien individueller zu steuern“, sagt Banz. „Wenn wir erkennen können, wann eine Infektion tatsächlich ausgeheilt ist, ließen sich möglicherweise unnötig lange Behandlungen vermeiden.“
Das Entwicklerteam setzt auf vollständige Transparenz für die laborpraktische Umsetzung. „Uns war wichtig, die Methode nicht hinter kommerziellen Angeboten oder technischen Hürden zu verstecken. Deshalb haben wir das vollständige Protokoll frei zugänglich veröffentlicht, damit andere Forschungseinrichtungen und Kliniken den Ansatz unmittelbar nutzen, überprüfen und weiterentwickeln können“, sagt Bioinformatiker Dr. Christian Brandt. Das offene Protokoll erleichtert den Transfer in die klinische Routine.

Quelle

Universitätsklinikum Jena (06/2026)