Den Auslösern der Sepsis auf der Spur

Es sind Bakterien und/oder Pilze, die eine generalisierte Sepsis auslösen können. An der Donau-­Universität Krems forscht ein Team um Matthias Pilecky an Verfahren zur exakten Identifikation der krankmachenden Erreger.

Von Sabine Fisch

Eine Sepsis ist eine generalisierte Infektion, von der alle Organsysteme betroffen sein können. Häufig führt diese zum Tod. Geschätzte 28.000 Sepsis-Fälle gibt es in Österreich jedes Jahr, etwa 6.700 Patientinnen und Patienten versterben an ihrer Erkrankung. Sepsis kann durch Bakterien und/oder Pilze ausgelöst werden. Bricht die Erkrankung aus, ist meist völlig unklar, welches Pathogen die Sepsis ausgelöst hat. Eine Therapie ist allerdings sehr rasch notwendig, um Folgeschäden zu verhindern. „Es werden daher in der Regel Breitbandantibiotika eingesetzt – und das kann zusätzlich zu Problemen führen“, sagt Matthias Pilecky, MSc, vom Zentrum für Biomedizinische Technologie an der Donau-Universität Krems. Denn je mehr unterschiedliche Medikamente einem Patienten verabreicht werden, desto eher kann es zu Neben- und Wechselwirkungen kommen, die die Prognose des Erkrankten weiter verschlechtern.

Um eine Sepsis lege artis zu therapieren, ist daher die genaue Kenntnis des auslösenden Keims notwendig. „Bislang wird dieser mit Hilfe einer Blutkultur ermittelt, bei der die Bakterien oder Pilze angezüchtet werden“, erklärt Pilecky. „Allerdings dauert es bis zum Ergebnis einer solchen Blutkultur bis zu sechs Tage.“ Es gibt auch molekulardiagnostische Verfahren, die eine Identifikation in kurzer Zeit erlauben. Diese identifizieren jedoch nicht den lebenden Keim, sondern nur dessen DNS, auch nach bereits erfolgreicher Therapie. Um die Aussagekraft dieser Systeme und die Bedeutung deren Ergebnisse für die Therapie besser zu verstehen, wurde an der Donau-Universität Krems das von der FFG im Rahmen des Bridge-Programms geförderte Projekt gestartet.

Gemeinsam mit der medizinischen Universität Innsbruck und der ARES Genetics GmbH wird mit diesem Projekt versucht, vorhandene molekulargenetische Verfahren so zu nutzen, dass mit ihrer Hilfe innerhalb von sechs Stunden festgestellt werden kann, welches Bakterium respektive welcher Pilz die Sepsis ausgelöst hat. Die Vorteile liegen auf der Hand: „Wenn der behandelnde Arzt weiß, welcher Keim für die Erkrankung verantwortlich ist, kann er oder sie gezielt ein Antibiotikum oder ein Antimykotikum zur Therapie auswählen“, sagt Pilecky. „Neben- und Wechselwirkungen werden so verhindert, und die Erkrankung kann gezielt behandelt werden.“

Bakterien und Pilzfragmente

Wenn Bakterien oder Pilze in den Blutkreislauf gelangen, kommt das Immunsystem in Gang, um diese Eindringlinge zu zerstören. „Allerdings bleiben oft Fragmente, häufig DNS oder RNS, als Residuum im Blut“, erklärt Pilecky. Ebenso wie bei manchen Erkrankungen, etwa der Hepatitis, bei der – nach durchgemachter Erkrankung – lebenslang Antikörper gegen die Krankheit im Blut verbleiben, können auch DNS- oder RNS-Fragmente von Bakterien oder Pilzen über einen langen Zeitraum persistieren.

Das Bridge-Projekt verfolgt daher zwei Ziele: Zum einen soll innerhalb von sechs Stunden nach Diagnose einer Sepsis festgestellt werden können, welches Bakterium oder welcher Pilz die Erkrankung ausgelöst hat, um die richtige Therapie starten zu können. Zum anderen soll aber auch festgestellt werden, wie lange bestimmte Fragmente von Bakterien und Pilzen überhaupt im Blutkreislauf zu finden sind.

Außerdem soll mit Hilfe dieses Projekts der Pathogennachweis direkt aus der Blutprobe möglich werden. „Dabei bedienen wir uns des Verfahrens des Next Generation DNA-Sequencing“, sagt Pilecky (siehe Kasten). „Dieses Verfahren soll es in der Zukunft dem Arzt ermöglichen, innerhalb von sechs Stunden genau zu wissen, welches Pathogen die Sepsis ausgelöst hat, und damit die Therapieentscheidung deutlich zu verbessern.“

Auch ein Fernziel hat das Team rund um Matthias Pilecky definiert. Dazu bedient man sich der Datenbank resistenter Keime des Unternehmens Ares Genetics GmbH, die auch Teil des Bridge-Projekts ist. „Mit Hilfe dieser Datenbank kann man rasch feststellen, welches Resistenzprofil ein bestimmter Keim hat“, so Pilecky. „In unserem Projekt wollen wir die Datenbank mit den bestehenden diagnostischen Instrumenten so verknüpfen, dass eine Vorhersage des Resistenzprofils innerhalb weniger Stunden möglich ist.“ Das Bridge-Projekt wurde im April 2019 gestartet. Ergebnisse werden für 2022 erwartet.

MATTHIAS PILECKY
Matthias Pilecky, MSc ist wissenschaftlicher Mitarbeiter am Zentrum für Biomedizinische Technologie der Donau-Universität Krems. Er studierte Biochemie an der Universität Wien und hat danach für mehrere diagnostische Unternehmen wie etwa Affymetrix in Forschung und Entwicklung gearbeitet. Im Rahmen des SmartDiagnos-Projektes arbeitete er an der Weiterentwicklung PCR-basierter Verfahren zur Diagnostik von Bakteriämien mit.