Jagd auf den Killerkeim

Identifizierung lebender Legionellen anhand spezifischer metabolischer Lipopolysaccharide

27.01.2014 - Frankreich

Der Erreger der Legionärskrankheit ist noch immer schwer zu verfolgen. Französische Forscher haben jetzt eine Methode entwickelt, mit der sich lebende Vertreter dieses gefährlichen Pathogens wesentlich rascher als mit herkömmlichen Verfahren detektieren lassen. Wie sie in der Zeitschrift Angewandte Chemie berichten, werden die Proben mit einer Azid-modifizierten Verbindung versetzt, die die Erreger spezifisch in ihre Hülle aus Zuckerbausteinen einbauen. Eine an die Azidgruppen ansetzende Fluoreszenzmarkierung identifiziert die Erreger.

Im Sommer 1976 brach während einer Zusammenkunft der Veteranenorganisation American Legion in Philadelphia eine zuvor unbekannte Krankheit aus. 221 Menschen wurden infiziert, 34 starben. Die in der Folge als Legionärskrankheit bezeichnete Infektion brach seitdem immer wieder aus. Als Verursacher wurde das Bakterium Legionella pneumophila identifiziert, das sich in Systemen mit stehendem Wasser zwischen 25 und 50 °C vermehren kann, beispielweise in Wasserreservoirs, Boilern, Springbrunnen, Whirlpools oder nur zeitweise genutzten Wasserleitungen. Während Trinken verseuchten Wassers unproblematisch ist, führt das Einatmen von Tröpfchen zu schweren Lungenentzündungen.

Um Epidemien zu vermeiden, ist eine Überwachung gefährdeter Systeme notwendig. Traditionelle auf Bakterienkulturen basierende Testverfahren benötigen allerdings 10 Tage, bis die Erreger identifiziert sind – viel zu spät, um bei einem Verdachtsfall rechtzeitig einzugreifen. Sam Dukan, Boris Vauzeilles und ihr Team vom Institut de Chimie des Substances Naturelles (CNRS, Gif-sur-Yvette), dem Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay (CNRS/Université Paris-Sud) und dem Institut de Microbiologie de la Méditérranée (CNRS/Aix-Marseille Université) haben jetzt eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sich lebende Bakterien der Gattung Legionella pneumophila innerhalb nur eines Tages identifizieren lassen.

Legionellen sind gram-negative Bakterien mit einem für jede Spezies typischen Muster an Zuckermolekülen auf der Oberfläche, den Lipopolysacchariden. Bei Legionella pneumophila enthalten diese einen speziellen Zuckerbaustein, den andere Bakterien nicht haben. Für den neuen Test versetzen die Forscher die Probe mit einer Vorläuferverbindung dieses Zuckers, die eine zusätzliche Azid-Gruppe (–N₃) trägt. Sind die gesuchten Bakterien vorhanden, nehmen sie diese Substanz auf, bauen daraus den Zuckerbaustein und ihre Lipopolysaccharide – die dann Azidgruppen tragen. Über diese Azidgruppen lassen sich anschließend diverse Moleküle an die Zelloberflächen knüpfen, beispielsweise ein fluoreszierender Marker. So markierte Bakterien leuchten unter dem Mikroskop. Da nur Legionella pneumophila den speziellen Zuckerbaustein synthetisiert, werden andere Legionellen-Spezies nicht markiert. Die neue Methode ist die erste erfogreiche Lipopolysaccharid-Metabolitmarkierung mit einem spezifischen Zuckerbaustein, die eine Spezies selektiv nachweisen kann.