Institut für
Medizinische Mikrobiologie und Hygiene

Bakteriologie

Die kulturelle Erregeranzucht ist das wesentliche Element der mikrobiologischen Diagnostik und stellt die Grundlage für die Identifizierung von Erregern und deren Resistenz gegen Antiinfektiva dar.
Neben der Diagnostik von Infektionen erlauben die kulturell-bakteriologischen Methoden gleichermaßen das Screening auf multiresistente Erreger (MRE) sowie epidemiologische Untersuchungen. Daneben wurden in jüngerer Zeit zahlreiche Schnelltests etabliert, mit denen eine valide Aussage über das Vorhandensein eines Erregers in kurzer Zeit getroffen werden kann, zum Beispiel über den Nachweis von Toxinen und Antigenen darmpathogener Erreger im Stuhl. Zum Nachweis einzelner Bakterientoxine stehen darüber hinaus diagnostische Tierversuche zur Verfügung.

Kulturelle Diagnostik

Das Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene in Tübingen bietet den kulturellen Nachweis der gesamten Bandbreite humanpathogener Erreger aus allen üblichen Untersuchungsmaterialien an, wobei die Bereitstellung aufwändiger Nährmedien auch für spezielle Fragestellungen durch die institutseigene Nährbodenküche von besonderem Vorteil ist. So kann am Institut auch für schwer anzüchtbare Erreger wie H. pylori ein kultureller Nachweis mit anschließender Resistenztestung angeboten werden. Gleichermaßen erlaubt dies auch anspruchsvolle Anaerobier-Diagnostik, verbunden mit der entsprechenden langjährigen Expertise im Institut. Gerade in der Auswahl der eingesetzten Nährmedien wird der Entwicklung neuer Keimnachweisverfahren Rechnung getragen. Beispiele hierfür sind der Einsatz von Chromagarmedien zum Nachweis von Sprosspilzen, Methicillin-resistenten S. aureus-Stämmen (MRSA) und Extended Spectrum Beta-Lactamasen-bildenden bzw. multiresistenten gramnegativen Stäbchen (ESBL bzw. MRGN).

Mehr zu MRSA

Mehr zu MRGN

Identifizierung der Erreger und Nachweis von Resistenzgenen

Die Identifizierung von relevanten Isolaten erfolgt in der Regel mit Hilfe der Massenspektrometrie (MALDI-TOF MS), wofür mehrere Datenbanken zur Verfügung stehen, um eine zeitnahe Befunderstellung zu ermöglichen. Zusätzlich werden weiterhin biochemische Methoden zur Identifizierung vorgehalten. Daneben kommen für einzelne Erreger zusätzlich molekularbiologische Verfahren zum Einsatz, wodurch auch Erreger mit veränderten biochemischen Leistungen, wie sie z.B. bei Patienten mit Cystischer Fibrose (CF) vorkommen, identifiziert werden können. Das Labor ist daneben besonders auf die Isolierung und Identifizierung auch schwer anzüchtbarer, anaerober Bakterien spezialisiert. Hierzu steht zur schnellen massenspektrometrischen Identifizierung neben den kommerziellen Datenbanken auch eine aufwändig in-house validierte Datenbank zur Verfügung. Die Resistenztestung von Bakterien erfolgt nach internationalen Standards. Der molekulare Nachweis von Resistenzgenen wie das mecA-Gen bei V.a. MRSA , die vanA,B,C-Gene bei V.a. VRE runden das Untersuchungsspektrum ab. Schließlich ist für epidemiologische Untersuchungen die Spa-Typisierung von MRSA-Isolaten etabliert.

Die bakteriologischen Untersuchungen werden täglich durchgeführt. Das Institut für Medizinische Mikrobiologie und Hygiene in Tübingen arbeitet nach aktuellen Richtlinien,  und die regelmäßige erfolgreiche Teilnahme an Ringversuchen ist ein fester Bestandteil der Qualitätssicherung.

Die molekulare Diagnostik erlaubt durch spezifische DNA-Nachweisverfahren die schnelle Identifikation von Bakterien, Pilzen oder Parasiten. Die meisten PCRs in unserem Labor werden im Real-Time-Format durchgeführt, was eine schnelle, Sonden-basierte Identifikation in weniger als 2 Stunden ermöglicht. Folgende molekularbiologische Nachweisverfahren sind im Leistungsverzeichnis abgebildet:

Nachweis von Erregern direkt aus Patientenmaterial

Die molekularbiologische Diagnostik erlaubt den direkten PCR-gestützten Nachweis humanpathogener Erreger auch ohne kulturelle Anzucht. Somit können schwer oder nicht kultivierbare Mikroorganismen wie Borrelien, Coxiellen, Mycoplasmen, Chlamydien nachgewiesen werden. Über eine "universell-eubakterielle“ sowie eine „panfungale“ PCR sind wir zudem in der Lage, DNA zahlreicher humanpathogener Bakterien und Pilze nachzuweisen und durch nachfolgende Sequenzierung zu identifizieren. Es besteht außerdem die Möglichkeit zur Durchführung von PCR-Panels wie dem Meningitis-Panel, das die wichtigsten humanpathogenen Meningitis-Erreger abdeckt (Multiplexansatz).

Identifikation von Bakterien und Pilzen sowie ausgewählter Resistenzgene

Falls die Identifikationen eines Erregers mit Hilfe gängiger kulturabhängiger Methoden wie MALDI-TOF nicht möglich ist, kann dies mit Hilfe der "universell-eubakteriellen“ bzw. der „panfungalen“ PCR mit anschließender Sequenzierung gelingen. Darüber hinaus können spezifische Resistenzgene ermittelt werden, die für die Wahl des geeigneten Antibiotikums von zentraler Bedeutung sind. Hierzu zählen vor allem der Nachweis einer Vancomycin-Resistenz bei Enterokokken (vanA oder vanB), eine Methicillin-Resistenz bei Staphylococcus aureus (MRSA) sowie die Detektion der häufigsten Carbapenemasen (VIM, IMP, Oxa48, KPC, NDM) bei Gram-negativen Pathogenen wie u.a. Pseudomonas aeruginosa oder Escherichia coli.

Molekulare Schnelltests

PCR-basierte Schnelltests, die aus Screeningmaterialien durchgeführt werden, ermöglichen die Erregeridentifikation aus unterschiedlichen Patientenmaterialien in weniger als einer Stunde. Hierzu gehören neben einem MRSA-, VRE- und Clostridium difficile-Schnelltest der Nachweis β-hämolysierender Streptokokken der Gruppe B sowie von Neisseria gonorrhoeae und Chlamydia trachomatis.

Genomanalytik

Mittels Next-Generation-Sequencing (NGS) können ganze bakterielle Genome in sehr kurzer Zeit vollständig sequenziert werden (Whole-Genome-Sequencing), um so Aussagen über Verwandtschaftsgrad der Bakterien, Übertragungen zwischen Patienten oder mögliche Resistenzen treffen zu können.

Bei der Metagenom-Sequenzierung wird der komplette DNA-Gehalt einer Patientenprobe sequenziert und bioinformatisch analysiert und dient der Mikrobiomanalytik, dem Erreger-, dem Pathogenom- oder Resistom-Nachweis. Ein großer Vorteil dieser Methodik im Gegensatz zur herkömmlichen PCR-basierten Diagnostik liegt darin, dass das Nachweisspektrum an Krankheitserregern nicht eingeschränkt ist. Diese Methode befindet sich derzeit noch in der Entwicklung und ist momentan noch mit hohem Zeit- und Kostenaufwand verbunden.

Hier gibt es ausführlichere Informationen zur Genomanalytik:

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Infektionsserologische Befunde stellen einen entscheidenden Beitrag für eine Vielzahl von medizinischen Diagnose- und Entscheidungsprozessen dar:

• Diagnose von Infektionen durch nicht oder nur schwer anzüchtbare Erreger (z.B. Syphilis, Borreliose, atypische Pneumonieerreger)
• Diagnostik von infektionsassoziierten immunpathologischen Prozessen wie z.B. reaktive Arthritis
• Kontrolle von Impferfolgen

In der Infektionsserologie werden viele verschiedene Parameter von über 30 verschiedenen Infektionserregern bestimmt. Das Spektrum der zum Antikörpernachweis eingesetzten Verfahren umfasst Agglutinationen, qualitative und quantitative ELISAs, indirekte Immunfluoreszenztests (z.B. Bartonella) und über 20 verschiedene Immunoblots (darunter Treponema pallidum, Borrelia burgdorferi). In der Regel wird eine zweistufige Diagnostik durchgeführt, die einen Screeningtest und einen Bestätigungstest durch ein anderes Testverfahren umfasst.

Für die Betreuung und Überwachung von immunsupprimierten Patienten und Patientinnen und immunsupprimierten Intensivpatientinnen und Intensivpatienten ist die Bestimmung von Pilzantigenen (Candida-Mannan, Aspergillus-Galaktomannan und Cryptococcus-Kapsel-Antigen) mit einer sehr hohen Sensitivität als besonders wertvoll anzuführen.