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Petrischalen mit Kulturansatz

01. April 2019

MALDI-ID

MALDI-TOF Massenspektroskopie zur Spezies-Identifizierung in der Trinkwasser-Mikrobiologie (W 201823)
Untersuchung auf Coliforme; © DVGW. Foto: Thomas Kersting
Forschungsprojekt
Projektbeschreibung

Projektlaufzeit: 04.2019 - 03.2021

Projektstatus: laufend

Förderkennzeichen: W 201823

Im Forschungsprojekt MALDI-ID soll die Identifizierung von Bakterien mittels MALDI-TOF-MS* bewertet und Empfehlungen für die Praxis entwickelt werden. Denn diese Methodik hat das Potenzial, zukünftig den Nachweis von trinkwasserrelevanten Bakterien zu verkürzen.

*englische Abkürzung für matrixunterstützte Laser-Desorptions-Ionisation mit Flugzeitmassenspektrometer-Detektion (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization — Time of Flight Mass Spectrometry)

Ziele und Methodik

In dem Forschungsprojekt MALDI-ID soll die MALDI-TOF-MS-Methodik für den Nachweis von Bakterien bewertet und Empfehlungen für den Einsatz in der Praxis der Trinkwasseranalytik erarbeitet werden. Ein wichtiges Ziel des Vorhabens ist, die Datenbank mit Umweltisolaten aus dem Wasserbereich zu ergänzen, denn die Qualität der Identifizierung bakterieller Isolate hängt stark von der zugrundeliegenden Datenbank ab. Diese umfasst im Moment vor allem medizinisch relevante Bakterien. Am TZW (DVGW: Technologiezentrum Wasser) liegt hierfür bereits eine große Stammsammlung von Umweltisolaten verschiedener trinkwasserrelevanter Bakterien aus Wasserproben unterschiedlichster Herkunft vor, wie zum Beispiel für coliforme Bakterien, Enterokokken, Campylobacter, die bereits mit anderen Methoden identifiziert wurden.

Folgende Fragestellungen sollen beantwortet werden:

  • Ist eine aussagekräftige Identifizierung von hygienisch-relevanten Mikroorganismen (E. coli, coliforme Bakterien, Enterokokken) aus Umweltproben mittels MALDI-TOF-MS möglich?
  • Können trinkwasserrelevante Krankheitserreger (z. B. Campylobacter spp., Pseudomonas aeruginosa) mittels MALDI-TOF-MS identifiziert werden?
  • Welchen Einfluss haben die Kultivierungsbedingungen (Wachstumsphase, Medium, etc.) auf die Identifizierungs-Ergebnisse?
  • Kann die Identifizierung mittels MALDI-TOF-MS mittelfristig zu einer Arbeits- und Zeitersparnis beim kulturellen Nachweis von bestimmten Mikroorganismen und damit zu einer schnelleren Absicherung der Befundlage führen?

 

Hintergrund

In Deutschland wird der überwiegende Teil des Trinkwassers ohne Desinfektion oder Reste von Desinfektionsmittel verteilt. Bei einem Nachweis von Bakterien ist daher die schnelle Reaktion der Wasserversorgungsunternehmen unabdingbar, um eine Gesundheitsgefährdung der Bevölkerung zu vermeiden. Hierzu gehören Maßnahmen wie Notfalldesinfektion oder Abkochempfehlungen, die jedoch immer mit großen Imageschäden für die Wasserversorger verbunden sind. Seit einigen Jahren hat sich eine vollkommen neuartige und innovative Methode zur Identifizierung von Bakterien in Laboratorien der medizinisch-mikrobiologischen Diagnostik etabliert: MALDI-TOF-MS. Diese Methodik beruht auf der Analyse des Proteinspektrums der Bakterien, wobei ein „molekularer Fingerprint“ der ribosomalen Proteine erstellt wird. Dieses Spektrum ist charakteristisch für einzelne Bakterienspezies.

Der Hauptvorteil von MALDI-TOF-MS ist die Schnelligkeit der Methode: Positivbefunde können innerhalb weniger Stunden und damit noch am selben Tag identifiziert werden. Dies stellt eine enorme Zeitersparnis im Vergleich zu klassischen biochemischen Verfahren und auch der Identifizierung über die DNA-Sequenz dar. Die Ursache für bakteriell verunreinigtes Trinkwasser könnte dadurch schnell ermittelt und behoben, sowie Abkochgebote vermieden werden.

Während andere Studien bereits zeigen, dass die MALDI-TOF-MS eine geeignete Methodik für die Identifizierung von Legionellen ist, liegen für andere hygienisch relevante Bakterien aus dem Trinkwasserbereich kaum Erfahrungswerte vor. Dies gilt insbesondere für Indikatorbakterien, deren Nachweis im Trinkwasser zu einem Abkochgebot oder zu sonstigen für den Verbraucher wahrnehmbaren Maßnahmen wie der Chlorung führen können. Diese Lücke soll mit dem vorliegenden Forschungsvorhaben geschlossen werden.

 

Ansprechpartner
Bei Fragen zum Forschungsprojekt wenden Sie sich bitte an folgenden Ansprechpartner
Dr. Mathis Keller
Hauptgeschäftsstelle / Technologie und Innovationsmanagement

Telefon+49 228 91 88-727
Forschung zum Thema Wasseraufbereitung