Schnelle und präzise Diagnostik von Infektionen mittels Oxford Nanopore Sequenzierung von mikrobieller zellfreier DNA

Einleitung: Die mikrobiologische Diagnostik von Infektionen stößt mit konventionellen Verfahren häufig an ihre Grenzen: Blutkulturen benötigen Zeit, bleiben häufig negativ und insbesondere gelingt unter laufender antibiotischer Therapie meist kein Erregernachweis mehr. Die Analyse mikrobieller zellfreier DNA (mcfDNA) erlaubt den direkten Nachweis pathogener Erreger – auch dann, wenn keine vitalen Erreger mehr zirkulieren und der Infektfokus unbekannt ist. Aktuelle Studien zeigen Vorteile in höherer Geschwindigkeit und Präzision bis zur Diagnosestellung im Vergleich zur konventionellen, kultubasierten Diagnostik.

Ziele: Ziel dieses laufenden Projekts ist die Etablierung und klinische Erprobung einer Nanopore-basierten Diagnostikplattform zur Detektion mcfDNA aus Patientenblut. Die Methode soll als komplementäres Verfahren zu konventionellen mikrobiologischen Techniken evaluiert und hinsichtlich diagnostischer Aussagekraft und klinischer Anwendbarkeit bewertet werden.

Methodik: Es wurden bislang 18 Patient:innen mit klinischem Infektionsverdacht eingeschlossen (Fieber und/oder erhöhte Infektparameter). Die Blutentnahme erfolgt parallel zur Abnahme von Blutkulturen in Monovetten zur cfDNA-Konservierung. Nach Zentrifugation wird das Plasma zur Isolierung von mcfDNA verwendet. Die Sequenzierung erfolgt auf der GridION-Plattform (Oxford Nanopore Technologies). Für die bioinformatische Analyse werden die bioinformatischen Tools Kraken2 zur taxonomischen Zuordnung und später Bracken zur Abundanzabschätzung eingesetzt.

Ergebnis: In 8 von 18 Fällen blieb der Erregernachweis sowohl durch mcfDNA-Sequenzierung als auch durch konventionelle mikrobiologische Verfahren aus. In 9 Fällen bestand Übereinstimmung zwischen beiden Methoden. In einem Fall gelang der alleinige Nachweis von Staphylococcus aureus durch mcfDNA-Sequenzierung, der per PCR aus post-operativem Material bestätigt wurde. In den positiven Fällen zeigte sich eine klare Erregerdominanz gegenüber anderer bakterieller mcfDNA aus Hautkontaminationen oder zurückliegenden Infekten ([Abb. 1] [2] [3]).

Abb. 1  

Abb. 2  

Abb. 3  

Schlussfolgerung:Die Sequenzierung von mcfDNA mittels Nanopore-Technologie stellt eine schnelle, empfindliche und kulturunabhängige Ergänzung zur konventionellen mikrobiologischen Diagnostik dar. Sie bietet diagnostischen Mehrwert insbesondere bei antibiotisch vorbehandelten Patient:innen und besitzt hohes Potenzial für den Einsatz in der klinischen Routine.

Weitere Patient:innen werden eingeschlossen, Ergebnisse folgen zeitnah.

Quelle: Graphik teilweise erstellt in Biorender.com

Informationen zum Einsatz von KI: Erstellt mit Unterstützung KI-basierter Rechtschreib- und Sprachprüfung.

Publikationsverlauf

Artikel online veröffentlicht:
04. September 2025