Forschergruppe Molecular Diagnostics

Der Anteil von Patienten, die aufgrund resistenter Bakterien in Krankenhäusern eine angepasste Behandlung mit Reserveantibiotika erhalten müssen, steigt weltweit. Denn viele der multiresistenten Erreger werden durch die in den Leitlinien empfohlenen initialen Antibiotikatherapien oft nicht erfasst. Bei schweren Infektionen, wie Sepsis steigt die Letalität mit jeder Stunde, in der eine adäquate Therapie verzögert wird. Die kultur-basierten Routinediagnostik liefern definitive Ergebnisse jedoch erst am 3.-4. Tag nach Probenahme. Mit molekularen Tests und Point-of-Care (PoC) Diagnostika kann das Ergebnis innerhalb weniger Stunden vorliegen und die Therapie für kritisch kranke Patienten so schnell angepasst werden.

In interdisziplinärer Zusammenarbeit mit Industriepartnern und anderen Forschungseinrichtungen aus Jena und ganz Deutschland entwickeln wir verschiedene Ansätze für eine schnellere und gezielte Diagnostik der zunehmend problematischen Resistenzen. Diese interdisziplinäre Zusammenarbeit wird in Jena durch Bund, Länder und EU in Forschungsnetzwerken wie InfectoOptics, InfectoGnostics und InfectControl2020 gefördert, in welchen wir in verschiedenen Forschungs- und Entwicklungsprojekten (FuE) eingebunden sind.

Aktuelle Projekte

PREPLEX

KI-gestützte Assayentwicklung für phänotypische Carbapenemresistenz durch Porin-Verlust und Efflux-Überexpression bei Gram-negativen Bakterien

Weitere Informationen finden Sie hier: PREPLEX  und im PREPLEX-Video

Vorhabenszeitraum: 01.09.2020- 31.08.2025

Verbundpartner: Curetis GmbH, Ares Genetics GmbH

Carbapenem-Resistenz bei Gram-negativen Bakterien stellt eine der Größten Herausforderungen an die Therapie und Diagnostik. Allerdings geht eine Carbapenem-resistenter Phänotyp nicht immer auf eine Carbapenemase, also ein Enzym, das die Reserveantibiotika inaktiviert, zurück. Oft wird dieser Phänotyp durch Sekundärmechanismen, wie Porin-Verlust oder erhöhtem Efflux, verursacht, was gut mit gezielten Kombinationstherapien behandelt werden kann. Allerdings differenziert die kulturbasierte Rotinediagnostik den Geno- und Phänotyp nicht, wohingegen die klassische PCR-basierte Molekulardiagnostik nur den Genotyp erfasst. Der Phänotyp ist jedoch stets genetisch kodiert, so dass er sich aus dem Genom theoretisch ableiten müsste, was allerdings hochkomplexe regulatorische Mechanismen und unzählige Gene und noch mehr Allelvarianten berücksichtigen muss. Das kann man kaum mit einfachen Methoden nachvollziehen. Deshalb sollen deep-learning Prozesse angewandt, um aus Genomdaten die Phänotypen abzuleiten. In dem Zusammenhang sollen auch molekulare Marker identifiziert werden, die in einfachen mRNA-basierten Assays, einen Non-Carbapenemase-bedingten Carbapenem-Resistenzphänotyp differenzieren.

Das Projekt wird im Rahmen des Forschungscampus InfectoGnostics durchgeführt und wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung unter den Förderkennzeichen 13GW0457A gefördert .