Forscher an der Vetmed Wien haben einen neuen Ansatz zur Identifizierung von Krankheitserregern gefunden
Bakterien können auf den unterschiedlichsten Wegen in den menschlichen Organismus eindringen - auch über Lebensmittel. Geschätzte 350.000 Fälle von bakteriellen Infektionen durch kontaminierte Nahrung gibt es in Österreich jährlich. Salmonellen und Listerien etwa können sogar Todesopfer fordern. Dazu kommt, dass unsere Gesellschaft von dem, was sie isst, einiges erwartet: Einerseits sollen die Lebensmittel möglichst wenig behandelt, andererseits aber lange haltbar sein.
Zielbakterien isolieren
Um beurteilen zu können, ob Nahrungsmittel pathogene Keime enthalten, braucht es zuverlässige, möglichst rasche Nachweismethoden. Seit die Bedeutung von Bakterien in Lebensmitteln erkannt wurde, bedient man sich dafür kultureller Methoden: Dabei wird von den gesuchten Keimen, die oft nur in sehr geringer Konzentration vorliegen, eine Kultur hergestellt, das heißt, sie werden in einem Anzuchtmedium vermehrt. Das Medium ist dabei so gewählt, dass es die Anreicherung von unschädlichen Begleitkeimen, die in jedem Lebensmittel vorkommen, unterdrückt. Die Zielbakterien können danach isoliert und bestimmt werden.
Obwohl diese Methoden laufend verbessert werden, hat sich am zugrundeliegenden Prinzip nichts geändert. Forscher am Christian-Doppler-Labor für Molekulare Lebensmittelanalytik (CD-Mofa) der Veterinärmedizinischen Universität Wien haben jedoch einen völlig neuen Ansatz zur Identifizierung von Krankheitserregern gefunden. Martin Wagner und seine Mitarbeiter vom Institut für Milchhygiene, Milchtechnologie und Lebensmittelanalytik setzen dabei auf molekularbiologische Methoden.
"Das Problem bei den herkömmlichen Vorgangsweisen ist, dass Nährmedien nicht immer in der Lage sind, eine einzelne Zielzelle aus einem Lebensmittel zur Vermehrung zu bringen" , erklärt Wagner. Mittels einer im CD-Mofa entwickelten Einzelzell-Manipulationstechnik konnte man das zweifelsfrei nachweisen. Um dem langwierigen Schritt der Keimvermehrung zu entkommen, forscht man an kulturunabhängigen, meist molekularbiologischen Methoden, die statt der Zelle Zellbestandteile wie Nukleinsäuren nachweisen. Auch hier liegt das Problem in der Probenaufbereitung, also wie man an die Bakterienzelle herankommt. Da die Keime nicht nur nachgewiesen, sondern auch quantifiziert werden sollen, scheidet eine Anreicherung aus, da diese die Anzahl der Bakterienzellen ja künstlich erhöht.
Die Lösung: Die zu untersuchenden Lebensmittel werden in ihre Einzelbestandteile aufgelöst und verflüssigt. Im Anschluss daran werden die frei herumschwimmenden Bakterienpopulationen mittels physikalischer Trenntechniken "geerntet" .
Diese Methode ist weltweit einzigartig. Dabei kommen sogenannte ionische Flüssigkeiten zum Einsatz, deren Lösungseigenschaften sozusagen am Reißbrett entworfen werden können und die im CD-Mofa das erste Mal in der Lebensmittelanalytik eingesetzt werden. "Eine dabei verwendete Flüssigkeit musste in einem monatelangen Syntheseprozess von unserem Industriepartner aufwändig hergestellt werden, ist aber jetzt imstande, Lebensmittelbestandteile wie Eiweiße oder Fette vollkommen aufzulösen, ohne die Bakterienzellen dabei zu beschädigen" , sagt Wagner.
Viren und Keime aufspüren
Die Überlegenheit der neuen Methoden hat sich in der Abklärung des Listeriose-Ausbruchs 2009/2010 gezeigt. In allen vom Markt zurückgeholten Chargen konnte die Belastung des Produkts mit derselben Genauigkeit belegt werden wie bei kulturellen Methoden - nur viel schneller: Die dazu nötigen Arbeiten waren noch am selben Arbeitstag abgeschlossen. Kulturelle Methoden benötigten bis zu sieben Tage zur Ergebnisfindung. In einer weiteren Ausbauphase soll die neue Technologie zum Nachweis von Lebensmittelviren verwendet werden.
Damit nicht genug, entwickelt das CD-Mofa auch neue Plattformen zur Charakterisierung von Keimen. So wurde ein zweifelsfreier Nachweis für den Erreger der Tierseuche Rauschbrand entwickelt und vom Industriepartner Ages (Österreichische Agentur für Gesundheit und Ernährungssicherheit) in die Analytik eingeführt. Ein weiterer Partner ist das Austrian Institute for Technology (AIT), das derzeit an Methoden arbeitet, mit deren Hilfe krankheitsauslösende Listerienarten von harmlosen unterschieden werden können.
In Summe wurden aus dem CD-Mofa bisher fünf Patente angemeldet, mehr als 15 Publikationen in hochrangigen amerikanischen und europäischen Journalen veröffentlicht und die Daten auf Kongressen beiderseits des Atlantiks vorgestellt.
Lebensmittel können nicht nur bei der Produktion durch Mikroorganismen verunreinigt werden, sondern auch beim Transport, bei der Verpackung oder der Lagerung. Besonders an schwer zugänglichen Stellen wie der Innenseite von Rohren ist diese Gefahr groß. Im Rahmen des vom 7. Rahmenprogramm der EU finanzierten Forschungsprojektes Biosurf wird an antibakteriellen polymeren Beschichtungen für die Lebensmittelproduktion gearbeitet. Dabei soll unter Leitung der TU Graz der Kunststoff selbst so gestaltet werden, dass er Krankheitserreger abtötet. Auf diese Weise gäbe es keine unerwünschten Gerüche, Geschmacksveränderungen oder Gesundheitsbelastungen durch jene Stoffe, die die Lebensmittel frei von schädlichen Mikroorganismen halten sollen.
Die Idee dazu stammt von einem Patent der Linzer Firma Ke Kelit, die Kunststoffrohre für Trinkwasseranwendungen erzeugt. "Für uns ist es sehr wichtig, Mikroorganismen wirksam zu bekämpfen" , führt Ke-Kelit-Forschungsleiter Elmar Ratschmann aus. Deshalb arbeitet das Unternehmen gemeinsam mit der TU Graz, zwei anderen Forschungseinrichtungen und zwei weiteren Firmen in der EU an der Weiterentwicklung der bioziden Kunststoffe. Nach einem Jahr Arbeit gibt es bereits wirksame Proben, aber bis die Materialien kommerziell erhältlich sein werden, dürfte es noch ein langer Weg sein. "Wir wissen schon die Richtung, in die wir gehen wollen, aber da liegt noch ein großer Berg an Prüfungen, Zulassungen usw. vor uns" , wie es Ratschmann formuliert. (Susanne Strnadl/DER STANDARD, Printausgabe, 29.09.2010)
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