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Optimierter DNA-Chip für Resistenzforschung
Max-Buchner-Fachhochschulpreis für den Nachweis von Punktmutationen im humanpathogenen Pilz Candida albicans

22 Jul 2003 - Resistente Krankheitserreger sorgen in Krankenhäusern zunehmend für Probleme. Einer der häufigsten infektiösen Keime ist der humanpathogene Pilz Candida albicans. Allein in Deutschland sterben mehrere tausend Menschen pro Jahr an Candida-Infektionen. Besonders betroffen sind Patienten, deren Immunsystem etwa nach Chemotherapien oder Organtransplantationen geschwächt ist. Eine Behandlung der Infektionen wird oft durch Antimykotika-Resistenzen erschwert. Häufig sind Punktmutationen oder Single Nucleotide Polymorphismen (SNP) auf dem ERG11-Gen des Pilzes für diese Resistenzbildungen verantwortlich.
 
In ihrer preisgekrönten Diplomarbeit hat Kathrin Zeller am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart mit Hilfe der DNA-Chip-Technologie ein Testsystem etabliert und optimiert, das es ermöglicht, solch einzeln mutierte DNA-Bausteine bzw. Basen zu identifizieren. Der Test basiert auf der so genannten Allel-spezifischen Primer Extension. Dabei werden DNA-Fragmente des ERG11-Gens als Sonden auf einem Chip verankert. Die freien Enden dieser Sonden unterscheiden sich und repräsentieren so die Basenvariationen, durch die sich eine SNP-Mutante vom ursprünglichen Wildtyp unterscheidet. Auf diesem Chip können nun die Candida-Stämme getestet werden, die man zuvor aus erkrankten Patienten isoliert hat. Komplementäre Sequenzen aus den Isolaten lagern sich durch hochspezifische Basenpaarung an die Sonden an (Hybridisierung). In der sich anschließenden Enzymreaktion werden nur solche Sonden verlängert und dabei Fluoreszenz-markiert, die vollständig übereinstimmen. Das Fluoreszenzsignal auf dem Chip zeigt an, ob es sich bei dem isolierten Stamm um einen Wildtyp oder eine Mutante handelt, ob also eine Resistenz vorliegt oder nicht.
 
Das Ziel der Forschung ist die Entwicklung eines klinischen Testkits im Chipformat. Der Erregerstamm des infizierten Patienten kann damit leicht auf seine spezifische Antimycotika-Resistenzen untersucht und anschließend mit einem wirksamen Antimykotikum behandelt werden. Für den Patient lassen sich so unnötige Nebenwirkungen vermeiden.
 
»Die Besonderheit der beschriebenen Arbeit liegt zum einen in der Anpassung der Chip-Technologie an den pathogenen Pilz C. albicans. Zum anderen zeichnet sie sich durch eine deutliche Erhöhung der Signalintensität aus. Durch die Optimierung konnte die benötigte DNA-Menge auf ein Zwanzigstel der ursprünglich benötigten Menge gesenkt werden« erläutert Dr. Nicole Hauser aus der Nachwuchsforschergruppe Genomics - Proteomics - Screening (Leiter Dr. Steffen Rupp) am Fraunhofer IGB, in der Kathrin Zeller ihre Arbeit angefertigt hat. Die Absolventin der Europa Fachhochschule Fresenius in Idstein bekommt den von der DECHEMA ausgelobten Max-Buchner-Preis am 25. Juli 2003 bei der diesjährigen Diplomfeier der Fachhochschule überreicht.