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Helios Universitätsklinikum Wuppertal forscht an Technologie zur Luft-Keimmessung

Helios Universitätsklinikum Wuppertal forscht an Technologie zur Luft-Keimmessung

Wuppertal

Wird ein Keim schnell und ohne Patientenkontakt in der Raumluft richtig identifiziert, kann das weltweit Antibiotika-Resistenzen verhindern helfen.

Es besteht ein ungedeckter Bedarf an schneller und dezentraler Diagnostik in der Patientenversorgung, um den Fehlgebrauch von Antibiotika zu reduzieren. Es ist wichtig, Infektionserreger zu identifizieren und zwischen viralen und bakteriellen Erkrankungen zu unterscheiden, Resistenzen bei Mikroben zu identifizieren und herauszufinden, welches antimikrobielle Mittel zur Behandlung eingesetzt werden sollte. Dadurch könnte der unnötige Einsatz von Antibiotika minimiert und die Ausbreitung von Antibiotikaresistenzen besser kontrolliert werden.

Das Helios Universitätsklinikum Wuppertal ist neben Forschungsteams aus Italien und Spanien Mitglied des „Anti-SUPERBUGS“-Konsortiums (https://antisuperbugs.eu/) und führt erste Prototypen-Testung zum Nachweis von multiresistenten Erregern durch (hauptverantwortlicher Forscher für Deutschland: Prof. Dr. Beniam Ghebremedhin). Das von der EU finanzierte Projekt Anti-SUPERBUGS PCP (Grant Agreement nº 688878) startete im September 2016. AMR tritt auf, wenn sich Bakterien, Viren, Pilze und Parasiten im Laufe der Zeit verändern oder nicht mehr auf verfügbare Medikamente oder Behandlungen ansprechen, wodurch Infektionen schwerer zu kontrollieren sind und das Risiko der Ausbreitung von Krankheiten, schwerer Erkrankungen und Todesfällen steigt. Vor dem Ausbruch der Coronavirus-Pandemie 2019 (COVID-19) gehörte die Antibiotikaresistenz zu den wichtigsten Prioritäten für die globale öffentliche Gesundheit. Die AMR bleibt eine komplexe Herausforderung und es hat sich gezeigt, dass sie in einer sich verändernden Gesundheitslandschaft angegangen werden muss.

Antimikrobielle Resistenz (AMR) ist laut WHO die größte globale Gesundheitsbedrohung im 21. Jahrhundert und erfordert dringende Maßnahmen. Gewöhnliche Infektionen werden aufgrund des Auftretens von AMR schlechter therapierbar. Mehr als 700.000 Menschen sterben jedes Jahr an arzneimittelresistenten Infektionen, und es wird erwartet, dass diese Zahl bis 2050 auf zehn Millionen ansteigen wird. In EU- und EWR-Staaten sterben nach derzeitigem Kenntnisstand jährlich mehr als 33.000 Menschen durch antibiotikaresistente Bakterien [1-2]. Eine Verschiebung der Diagnostik in den hausärztlichen Bereich und damit zum Patienten würde einen grundlegenden Wandel in der Behandlung von Infektionskrankheiten bewirken. Sowohl für die Erregeridentifizierung als auch für die Resistenztestung wird eine Schnelldiagnostik benötigt. Die Häufigkeit von AMR kann für einige Erregerarten in den unterschiedlichen Ländern sehr hoch sein. Trotz erheblicher Fortschritte in den Diagnosetechnologien in den letzten Jahren werden die meisten Patienten mit Infektionskrankheiten immer noch empirisch behandelt und daher werden Antibiotika zu häufig und nicht immer zielgerichtet verordnet. Selbst in westlichen Ländern gelten 30% der Antibiotika-Verschreibungen als unnötig oder suboptimal. Derzeitige diagnostische Tests sind für Patienten, die im Krankenhaus behandelt werden, eher gut, aber in der Arztpraxis sind sie oft nicht verfügbar [3-4].

Schnelle, zuverlässige und kostengünstige antimikrobielle Empfindlichkeitstests sind erforderlich, da etwa 50 % der Antibiotikabehandlungen mit falschen Antibiotika und ohne richtige Diagnose des Erregers begonnen werden.

Eine Gruppe von sechs Einrichtungen in ganz Europa (Spanien, Italien und Deutschland) hat sich verpflichtet, gemeinsam zu investieren und die festgestellte Lücke zwischen wissenschaftlichen Erkenntnissen und dem Markt im Bereich der Antibiotikaresistenz durch ein vorkommerzielles Beschaffungsverfahren (PCP) zu überbrücken. Das Projekt wird von AQuAS koordiniert (Agency for Health Quality and Assessment).

Anti-SUPERBUGS PCP stellt eine vielversprechende, ambitionierte, nachfrageorientierte gemeinsame Herausforderung dar. Die PCP hat den derzeitigen Stand der Technik revolutioniert, indem neuartige Lösungen erforscht und entwickelt werden, die in der Lage sind, das Vorhandensein von multiresistenten Organismen in Krankenhauseinrichtungen nicht-invasiv nachzuweisen. Dies geschieht durch hochkomplexe Lösungen, wie Hardware für Probenahme, Nachweis und Analyse, die eine Unterstützung durch Rückverfolgbarkeits- und Benachrichtigungssoftware umfasst. Alle Komponenten sollen in Krankenhausinformationssysteme integriert werden.

ANTI-SUPERBUGS PCP Buyers Group

Im Rahmen dieses Projektes wurden die folgenden Keime als relevant für die Bewertung der neuartigen Diagnostik ausgewählt:

1. Clostridioides (früher Clostridium) difficile, grampositive Stäbchenbakterien. Clostridioides difficile verursacht ca. 15–20% der Antibiotika-assoziierten Durchfallerkrankungen und mehr als 95% der Fälle von pseudomembranöser Darmentzündungen (Kolitis).

2. Klebsiella pneumoniae (gramnegative Stäbchen aus der Familie Enterobacterales, die gegen Breitspektrum-Antibiotika resistent sein können) Solche multiresistenten Erreger weisen in der Regel eine kombinierte Resistenz auch gegen andere Antibiotika auf und breiten sich in einigen geografischen Gebieten wie dem Mittelmeerraum rasch aus.

3. Staphylococcus aureus (grampositive Kokken-Bakterien) gehört ebenfalls zu den zehn am häufigsten bei Infektionen isolierten Mikroorganismen und wird aufgrund seiner Methicillinresistenz (MRSA) in die Kategorie "hohe Priorität" für den Bedarf an neuen Antibiotika eingestuft. S. aureus (einschließlich MRSA) überlebt monatelang auf trockenen Oberflächen.

Wie soll die zu entwickelnde Technologie diese Mikroorganismen nachweisen?

Die zu entwickelnde Technologie soll die zuvor erwähnten Keime nicht invasiv und ohne direkten  Kontakt zum Patienten nachweisen. So sollen u.a. Luftkeimmessungen ermöglichen, Personen zu identifizieren, die mit den entsprechenden Keimen infiziert sind und gezielter zu behandeln. Daher muss die Technologie so flexibel sein, dass sie sowohl in kontrollierten Bereichen wie Intensivstationen als auch in offenen Räumen für Patienten und medizinisches Personal (z. B. Gemeinschaftsräume in Gesundheitseinrichtungen) eingesetzt werden kann. Die neuartigen ANTI-SUPERBUGS-Technologien werden zum Beispiel flüchtige organische Verbindungen (sog. VOC - Volatile Organic Compounds; flüchtige Stoffe, flüchtige metabolische Fingerabdrücke) der Zielmikroorganismen nachweisen und keine störenden oder invasiven Probenahmen benötigen.

Der innovative Ansatz ANTI-SUPERBUGS soll ferner autonom und in Echtzeit die generierten Daten in eine elektronische Patientenakte integrieren. Ferner sollen über neu geschaffene Software Applikationen behandelnde Ärzte/Pflegende neben der Krankenhaushygiene informiert werden, so dass zeitnah potenzielle Maßnahmen ergriffen werden können.

Bei der entwickelten innovativen Lösung soll es sich um ein aktives medizinisches Gerät handeln, das ein Bündel von Technologien umfasst, die unterschiedliche Ansätze und Ergebnisse auf verschiedenen Ebenen des Infektionsmanagements bieten, wie z.B. Überwachung, Umweltsicherheit, Aufnahmeuntersuchung und frühzeitige Diagnose von Patienten.

 

Das EU-Projekt Anti-SUPERBUGS.eu [5] wurde daher initiiert, um folgende Ziele zu erreichen:

• Anti-SUPERBUGS (ASB) soll die weltweite AMR Epidemie bekämpfen -  international besteht dringender medizinischer Handlungsbedarf

• ASB nutzt neue Beschaffungsansätze für die Einbindung von Wettbewerbern bei der Entwicklung neuer Technologien

• ASB verbessert den neuartigen technologischen „Medizin-Markt“

• ASB integriert verschiedene technologische Systeme und die Erforschung einer vielversprechenden Nische der Interoperabilität

Zurzeit sind zwei Unternehmenskonsortien in der dritten klinischen Phase des Projektes aktiv. Hierbei werden im Rahmen von Untersuchungen am Patienten die entwickelten Technologien am Helios Universitätsklinikum Wuppertal (Abteilung für Gastroenterologie) bewertet. Weitere klinische Studien finden bei den beiden anderen klinischen Projektpartnern in Italien und Spanien statt [5].

 

Referenzen

  1. Carlet J, Collignon P, Goldmann D, Goossens H, Gyssens IC, Harbarth S, et al. Society's failure to protect a precious resource: antibiotics. Lancet. 2011; 378: 369–71.
  2. World Health Organization. The evolving threat of antimicrobial resistance –options for action. Geneva: WHO; 2012
  3. Center for Disease Control. Antibiotic resistance threats in the United States. Georgia: US Department of Health and Human Services, Centre for Diseases Control and Prevention; 2013.
  4. World Economic Forum. Global risks. Geneva: World Economic Forum; 2013
  5. www.Anti-SUPERBUGS.eu