Großfahndung nach Bakterien

Zum ersten Mal sind mehrere Genome von multiresistenten Staphylokokken auf einmal sequenziert worden. Damit können Forscher nun herausfinden, wie sich die Mikroben rund um den Globus, aber auch in Krankenhäusern ausbreiten.

Im menschlichen Körper leben so manche ungebetenen Gäste. Einer davon ist das Bakterium Staphylococcus aureus. Obwohl es nicht per se schädlich ist, kann es verschiedene Stoffe produzieren, die Krankheiten auslösen. Vor allem in Krankenhäusern ist es für rund ein Drittel aller dort auftretenden Infektionen verantwortlich. Schlimmer noch: Es gibt inzwischen verschiedene Staphylokokken-Stämme, die gegen Antibiotika resistent sind. Dem britischen Wellcome Trust Sanger Institute ist es nun erstmals gelungen, das Genom des Methicillin-resistenten Stammes MRSA zu sequenzieren. Damit können die Forscher herausfinden, wie sich das Bakterium rund um den Globus, aber auch in Krankenhäusern ausbreitet, um dann geeignete Gegenmaßnahmen entwickeln zu können.

Was vor zwei Jahren im Prinzip noch nicht möglich war, funktioniert inzwischen dank der schnellen und kostengünstigen Sequenzierungstechnik der Genomik-Firma Illumina aus San Diego. „Die Arbeit zeigt, wie wertvoll hochauflösende Sequenzierungsverfahren für die öffentliche Gesundheit sind“, betont Caroline Ash vom Wissenschaftsjournal Science, das das Genom publiziert hat. „Mit dem Verfahren könnte man womöglich den Ausgangspunkt einer Infektionswelle bestimmen.“

Rund ein Drittel aller Menschen haben Staphylokokken auf der Haut. Oft sind sie harmlos – manchmal können sie jedoch zu Hautinfektion, Blutvergiftung oder gar zum Tode führen. Resistente Stämme tauchten erstmals in den 1960ern auf.

In der neuen Studie wurden 63 verschiedene MRSA-Proben sequenziert. Einige waren bereits in den vergangenen 20 Jahren an verschiedenen Orten auf der Welt genommen worden, andere stammten aus einem Krankenhaus in Thailand aus den vergangenen 20 Monaten. Im Unterschied zu herkömmlichen Analysemethoden, die nur kurze DNA-Abschnitte des Bakteriums verwenden, konnten durch die Sequenzierung erstmals auch geringfügige genetische Variationen zwischen den Mikroben festgestellt werden.

Daraus konstruierten die Wissenschaftler einen so genannten phylogenetischen Baum, in dem die Verzweigungen der DNA rückverfolgt werden können. Wahrscheinlich tauchte der MRSA-Stamm zuerst in Europa in den 1960ern auf, als die Verwendung von Antibiotika gegen Staphylokokken-Infektionen zunahm. Der Baum zeigt auch, dass das Bakterium im Laufe der vergangenen 40 Jahre mehrfach neue Resistenzen ausbildete. „Man erkennt daran, welch immenser Selektionsdruck durch Antibiotika weltweit entsteht“, sagt Simon Harris, Hauptautor der Studie.

Die Unterschiede der in Thailand entnommenen Proben stellten sich dabei als größer als erwartet heraus. Das könnte daran liegen, dass Patienten eher durch von außen hereingebrachte Staphylokokken infiziert wurden, als dass diese von anderen Patienten übersprangen, vermutet Harris. Für Kliniken wäre das ein wichtiger Befund: „Wenn ein Krankenhaus Infektionsvorkehrungen trifft, werden die nur begrenzt Erfolg haben“, urteilt Sharon Peacock, klinische Mikrobiologin an der Universität Cambridge, die an der Studie beteiligt war.

Allerdings ist noch unklar, wie die Sequenzierungstechnologie in die MRSA-Überwachung im öffentlichen Gesundheitswesen eingebaut werden könnte. „Ich glaube, dass der Ansatz unser Verständnis der MRSA-Evolution erweitert, aber nicht, dass er sich schon jetzt in Krankenhäusern auswirkt“, sagt Dan Diekema, Arzt und Epidemiologe an der Universität von Iowa. Die meisten Hospitäler hielten die gegenwärtigen Vorsorgemaßnahmen für ausreichend. Die Frage sei, wie die durch die Sequenzierung ermöglichte Detailanalyse in diese Maßnahmen integriert werden könnte.

Sharon Peacock will darauf in weiteren Studien eine Antwort finden. Damit aus dem Forschungs- ein Überwachungswerkzeug werde, müsse das Verfahren noch deutlich verändert werden. „Es muss in jedem größeren Kliniklabor einsetzbar sein“, betont Peacock. „Uns geht es bei dem Ergebnis nicht um die Genomsequenz, sondern darum, wie virulent das Bakterium ist und woher es stammt.“

Derzeit dauert die Sequenzierung eines MRSA-Genoms vier bis sechs Wochen und kostet rund 300 Dollar. „Auch wenn es jetzt nicht mehr Jahre, sondern nur noch Wochen sind, ist das in einer Klinik noch immer nicht praktikabel“, räumt Stephen Bentley, Koautor der Studie, ein. „Ich gehe aber davon aus, dass mit Sequenzierungstechnologien der dritten Generation die Verarbeitungsdauer auf einige Stunden heruntergeschraubt wird.“ Die Kosten könnten dann auf 30 Dollar fallen. (nbo)