Wissenschaftsbasierte Diagnostik hochpathogener Erreger

  • Dr. Sabine Schmoldt, Institut für ­Mikrobiologie der Bundeswehr, MünchenDr. Sabine Schmoldt, Institut für ­Mikrobiologie der Bundeswehr, München
  • Dr. Sabine Schmoldt, Institut für ­Mikrobiologie der Bundeswehr, München
  • Arbeiten im Laboratorium der Schutzstufe 3 im Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr.

Der schnelle und verlässliche Nachweis gefährlicher Infektionskrankheiten wie Pocken oder Milzbrand ist eine der Aufgaben des Instituts für Mikrobiologie der Bundeswehr in München.

Was ist der Auftrag des Instituts für Mikrobiologie der Bundeswehr?

Als Ressortforschungseinrichtung des Bundes befasst es sich wissenschaftlich mit den medizinischen Aspekten einer Vielzahl von Infektionserregern und Biogiften, die potenziell als biologische Kampfstoffe (B-Agenzien) eingesetzt werden können. Das Fachgebiet wird auch mit dem Begriff Medizinischer B-Schutz bezeichnet. Einer der Schwerpunkte ist die Entwicklung diagnostischer Verfahren zum Nachweis von Erkrankungen durch B-Agenzien sowie zur Aufklärung von mutmaßlich durch sie hervorgerufenen Krankheitsausbrüchen. Eine Reihe von Methoden zum direkten Erreger-Nachweis oder zum Nachweis der Immunantwort des Wirts wurden mit besonders hohen Ansprüchen an die Zuverlässigkeit entwickelt, nach den Vorgaben des Medizinproduktegesetzes validiert und durch die Deutsche Akkreditierungsstelle (DAkkS) nach DIN EN ISO/IEC 15189 für Medizinische Laboratorien im Jahr 2012 erfolgreich akkreditiert.

Welche Agenzien gehören zum Leistungsspektrum der ­Diagnostik?

Zu den in Frage kommenden Verursachern von gefährlichen Infektionskrankheiten gehören zahlreiche Bakterien, wie z. B. Bacillus anthracis (Milzbrand, Anthrax), Yersinia pestis (Pest) oder Francisella tularensis (Tularämie), Viren wie Orthopockenviren oder Hämorrhagische-Fieber-Viren, aber auch Biogifte (Toxine, z. B. Rizin). Bei den durch diese Agenzien ausgelösten Krankheiten handelt es sich in aller Regel um in der Natur selten vorkommende, schwere, zum Teil tödlich verlaufende und teilweise von Mensch zu Mensch übertragbare Infektionen. Diese zweifelsfrei zu diagnostizieren und damit eine möglichst rasche Behandlung zu ermöglichen, ist eines der Ziele der Forschung und Entwicklung im Medizinischen B-Schutz. In mehreren Forschungsabteilungen des Instituts wurden daher Verfahren zum Nachweis der Erbsubstanz des Erregers und dessen kulturelle Anzucht sowie zum Nachweis von Antikörpern bei entsprechenden Infektionen und Expositionen entwickelt.

Für jeden Erreger wurden komplexe Untersuchungsalgorithmen (Hintereinanderschaltung von verschiedenen Tests zur Erzielung einer diagnostischen Aussage) aufgestellt, die mit hoher Sensitivität und Spezifität eine Aussage über das Vorhandensein des untersuchten Parameters im Untersuchungsmaterial ermöglichen. Zusätzlich zu den typischen als potenzielle biologische Kampfstoffe bekannten Agenzien wird die Diagnostik für differenzialdiagnostisch relevante natürlich vorkommende Infektionserreger angeboten. Am Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr sind außerdem die Konsiliarlaboratorien für Tularämie und Brucella beheimatet. Den Konsiliarlaboratorien vergleichbare Leistungsumfänge stehen auch für Rickettsien, Burkholderia pseudomallei (Melioidose), Orthopockenviren und Bacillus anthracis zur Verfügung. Das gesamte Leistungsspektrum umfasst 120 Untersuchungsparameter für insgesamt 29 Krankheitserreger und ist auf der Homepage des Instituts im Analysenverzeichnis einsehbar.

Was unterscheidet die Diagnostik im medizinischen B-Schutz von der „normalen" Medizinischen ­Mikrobiologie?

Bei den Erregern mit einem Risikopotenzial als biologische Kampfstoffe handelt es sich überwiegend um Viren und Bakterien der Risikogruppe 3 (WHO). Gezielte Tätigkeiten zu deren Nachweis müssen daher in einem Laboratorium der Schutzstufe 3 (BSL3) durchgeführt werden. Alle Testverfahren wurden daher auf BSL3-Bedingungen angepasst (siehe Abb.). Aufgrund der möglichen Konsequenzen des Nachweises eines biologischen Kampfstoffes werden an die Zuverlässigkeit der Verfahren besondere Anforderungen gestellt. Auch seltene Varianten der Erreger müssen zum Beispiel sicher erfasst bzw. ausgeschlossen werden können. Bei den meisten im Medizinischen B-Schutz eingesetzten diagnostischen Tests handelt es sich um in-vitro-Diagnostika aus Eigenherstellung (In-house-Verfahren), da für diese Zwecke geeignete kommerzielle Tests meist nicht zur Verfügung stehen. Dies bedeutet, dass - im Gegensatz zu den CE-markierten kommerziellen Produkten - Entwicklung und Validation durch den Anwender selbst durchgeführt werden müssen. Alle Tests und Arbeitsabläufe müssen außerdem in ein Qualitätsmanagementsystem eingebunden und fortwährend überwacht werden. Die europäische in-vitro-Diagnostika-Richtlinie, die Akkreditierungsnorm (DIN EN ISO 15189), aber auch nationale Vorgaben, wie z. B. die Richtlinie der Bundesärztekammer zur Qualitätssicherung laboratoriumsmedizinischer Untersuchungen (RiliBÄK), stellen dabei hohe Anforderungen. Eine externe Qualitätssicherung erfolgt national und international in militärischen und zivilen Diagnostik- und Forschungsverbünden, insbesondere durch die Teilnahme an Ringversuchen.

Wer kann das Angebot nutzen?

Die Tests werden durch den Zentralbereich Diagnostik (ZBD) des Instituts allen Bedarfsträgern im Sanitätsdienst der Bundeswehr angeboten. Das Leistungsspektrum steht aber auch zivilen Einsendern, z. B. Tropen- und Infektionskliniken, mikrobiologischen Laboratorien oder Einrichtungen des Öffentlichen Gesundheitswesens zur Verfügung. Der Probenversand erfolgt, abhängig vom Untersuchungsmaterial, per Post (UN-Nummer 3373) oder über Kurierdienste, die nach UN-Nummer 2814 klassifiziertes Untersuchungsmaterial (ansteckungsgefährlicher Stoff, gefährlich für Menschen) transportieren dürfen. Im ZBD werden die Untersuchungen gemäß den festgelegten Algorithmen durchgeführt, die Ergebnisse interpretiert sowie die Befunde mit Hilfe eines Labor-Datenverarbeitungssystems erstellt und ausberichtet. Zusätzlich wird der behandelnde Arzt anhand der klinischen und anamnestischen Daten des Patienten bezüglich Therapie und ggf. weiterführender Diagnostik beraten. Das Analysenverzeichnis des Instituts enthält neben den verfügbaren diagnostischen Leistungen auch Hinweise zur sachgerechten Probenentnahme und zum Probentransport.

Was sind die häufigsten Frage­stellungen?

Schwerpunkte im Einsendegut bildeten in den letzten Jahren Fragestellungen, die an die durch das Institut betriebenen Konsiliarlaboratorien für Tularämie und Brucella gestellt wurden, sowie die Differenzialdiagnostik importierter tropischer Virusinfektionen. Häufig werden auch Untersuchungsmaterialen mit der Verdachtsdiagnose einer Rickettsien-Infektion eingesandt. Die Beratung der Einsender betrifft, neben Fragen zur Therapie der Patienten, oft die postexpositionelle Prophylaxe nach Labor-Exposition gegenüber Erregern der Risikogruppe 3 (z. B. Brucellen).

 

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