Next-Generation Diagnostics

Die Diagnostik von Infektionskrankheiten beruht überwiegend auf der Kultivierung von Krankheitserregern im Labor. Dies ist nicht nur zeitaufwändig. Einige Erreger lassen sich unter Laborbedingungen nicht oder nur schwer kultivieren.

Wir wenden unser innovatives molekulares Verfahren zur Erregerdiagnostik durch Analysen der Erbinformation daher auch zur Identifizierung von Pathogenen an. Die neue Technologie umgeht damit langwierige Kultivierungsverfahren und macht die Detektion offen für alle Erreger: Viren, Parasiten und Bakterien, die auf verwendeten Kulturmedien nicht wachsen. So wird die Diagnose nicht nur schneller, sondern auch deutlich zuverlässiger.  

In diesem Bereich verfügt die Arbeitsgruppe Funktionelle Genomanalysen über umfassende Erfahrungen in den Indikationen Sepsis, Endokarditis, Fruchtwasserinfektionen, aber auch dem Biomarker-Screening, der Genomcharakterisierungen von Krankheitserregern oder Mikrobiomstudien (beispielsweise an der Haut).

Eine aktuelle klinische Studie in Zusammenarbeit mit dem Universitätsklinikum Heidelberg zeigt, dass mit der neuen Sequenziertechnologie deutlich mehr und zuverlässiger Sepsiserreger identifiziert werden als mit der Blutkultur und diese Ergebnisse einen direkten Einfluss auf die Behandlung und die Überlebensrate der Patienten gehabt hätten.

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Next-Generation Diagnostics: Präzisionsdiagnostik für Infektions- und Tumorerkrankungen

 

NGS-basierte Erregerdiagnostik bei Sepsis

Wir wenden unser innovatives molekulares Verfahren zur Diagnostik durch Analysen der Erbinformation auch zur Identifizierung von Pathogenen an. Die neue Technologie umgeht langwierige Kultivierungsverfahren und ist offen für alle Erreger: Viren, Parasiten und Bakterien. Die Diagnose ist damit nicht nur schneller, sondern auch deutlich zuverlässiger.

 

Bioinformatische Workflows für die Präzisionsdiagnostik

Bei der Präzisionsdiagnostik werden individuelle Faktoren für die spezifische Behandlung von Patienten berücksichtigt. Voraussetzung ist die Auswertung umfassender Patientendaten. Wir entwickeln bioinformatische Workflows für die automatisierte Hochdurchsatzdatenanalyse zur Identifizierung relevanter Parameter.

 

Liquid Biopsy mittels zirkulierender Nukleinsäuren

Im Blut zirkulierende Nukleinsäuren können für die Diagnostik komplexer Erkrankungen wie Tumoren herangezogen werden. Wir entwickeln und validieren neue Verfahren zur Aufarbeitung zirkulierender Nukleinsäuren für die Liquid Biopsy.

 

Präzisions-Biomarker – für Tumordiagnostik u.a.

Trotz guter medizinischer Standards gibt es bei vielen Erkrankungen bis zum heutigen Tag nur unzulängliche diagnostische Verfahren. Wir nutzen die Technologie des Next-Generation Sequencing, um neue Biomarker für eine verbesserte Diagnostik von beispielsweise Prostatakrebs oder COPD zu identifizieren.

 

Pilzinfektionen

Der Hefepilz Candida albicans kann in Patienten mit geschwächtem Immunsystem schwere Infektionen verursachen. Für ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen zwischen C. albicans und humanen Zellen nutzen wir zell- und molekularbiologische Methoden wie Infektionsmodelle und Metatranskriptomstudien.

Erfolgreiche Translation in die Klinik

Univ.-Prof. Dr. med. Thorsten Brenner
© Universitätsklinikum Essen
Univ.-Prof. Dr. med. Thorsten Brenner, MHBA; Universitätsklinikum Essen, Klinikdirektor der Klinik für Anästhesiologie und Intensivmedizin

»Vor mehr als acht Jahren haben wir uns gemeinsam mit dem Innovationsfeld In-vitro-Diagnostik des Fraunhofer IGB unter der Leitung von Dr. Kai Sohn auf die Reise gemacht, um die Erregerdiagnostik bei Patienten mit einer sogenannten Sepsis, die man umgangssprachlich auch gerne als Blutvergiftung bezeichnet, maßgeblich zu optimieren.

Hierfür wurde in einem mehrstufigen Bench-to-Bedside-Ansatz eine Next-Generation Sequencing (NGS)-basierte Technologie vom initialen Proof-of-Concept bis hin zu einem kommerziell verfügbaren diagnostischen Produkt weiterentwickelt, welches mittlerweile in der klinischen Routine angekommen ist.

Diese Erfolgsgeschichte war nur dadurch möglich, dass sich Wissenschaftler aus der Klinik und Forscher des Fraunhofer IGB auf Augenhöhe begegnet sind und gemeinsam das Ziel verfolgt haben, die Versorgung von Patienten mit Sepsis verbessern zu wollen.«

Weitere Referenzprojekte

CoV‑2‑KomET – Hochdurchsatz‑Diagnostik von SARS‑CoV‑2

Entwicklung und Validierung eines neuen Verfahrens zur Hochdurchsatz-Diagnostik respiratorischer Erkrankungen