Das fakultativ pathogene und häufig (multi-) resistente Bakterium Staphylococcus aureus verursacht einen Großteil der weltweiten Krankenhausinfektionen. Auf Inseln in der Karibik konnten InfectoGnostics-Forschende des Leibniz-Instituts für Photonische Technologien (Leibniz-IPHT) Stämme des Bakteriums umfangreich molekular charakterisieren. Die Ergebnisse ihrer Studie wurden nun im Fachjournal Antibiotics veröffentlicht und auf dem Kongress für Infektionskrankheiten und Tropenmedizin (KIT) 2023 in Leipzig vorgestellt.
 
Ziel der Studie war die molekulare Charakterisierung von Staphylococcus aureus (S. aureus) von den karibischen Inseln Trinidad, Tobago und Jamaika, um ein aktuelles Verständnis über die Verbreitung und Epidemiologie der genetisch diversen Bakterienart zu gewinnen. Über 100 Isolate wurden dafür von Patientinnen und Patienten mit Haut- und Weichgewebsinfektionen isoliert.
 
Mithilfe von verschiedenen DNA-Sequenzierungstechniken sowie einem von der INTER-ARRAY by fzmb GmbH entwickelten Mikroarray-basierten Assay (INTER-ARRAY Genotyping Kit S. aureus) identifizierten und charakterisierten die Forschenden typische S. aureus– sowie nah verwandte S. argenteus-Stämme. Ein Schwerpunkt lag dabei auf der Untersuchung von Antibiotikaresistenzen, Virulenzfaktoren sowie der Fähigkeit, bestimmte Toxine zu produzieren. Dies ermöglichte die Einordnung der Isolate in verschiedene S. aureus-Gruppen, den sogenannten klonalen Komplexen.
 
In knapp 40 Prozent der untersuchten Isolate wurde die genetische Information für die Produktion von Panton-Valentine-Leukozidin (PVL) nachgewiesen. Bei PVL handelt es sich um ein Toxin, welches am Infektionsort unter anderem zur Schädigung der weißen Blutkörperchen und somit zur Schwächung der Immunabwehr führt. Die Fähigkeit, PVL zu produzieren, ist in S. aureus wenig verbreitet und kann als Warnsignal für eine deutlich erhöhte Pathogenität angesehen werden. Die tatsächliche Produktion des Toxins konnte mittels neuartigem Schnelltest (Senova, Weimar) in 37 von 38 Isolaten nachgewiesen werden.
 
Die im Forschungsprojekt charakterisierten PVL-produzierenden S. aureus wiesen, bis auf eine Ausnahme, eine Sensitivität gegenüber dem Antibiotikum Methicillin auf. Auch wenn dadurch die Behandlung eines Patienten im Vergleich zu Methicillin-resistenten S. aureus (MRSA) erleichtert ist, sind Infektionen von PVL-produzierenden, Methicillin-sensitiven S. aureus (MSSA) im Vergleich zu Infektionen von PVL-negativen S. aureus deutlich riskanter, da sie häufig schwerwiegendere und wiederkehrende Infektionen verursachen können.
 
„Bei Haut- und Weichteilinfektionen von Reiserückkehrenden aus der Karibik sollten Ärztinnen und Ärzte somit eine mögliche Staphylokokken-Infektion in Betracht ziehen“, betont Dr. Stefan Monecke aus der Forschungsabteilung Optisch Molekulare Diagnostik und Systemtechnologie am Leibniz-IPHT und Erstautor der Studie. Im Falle einer stationären Aufnahme sei die Untersuchung auf S. aureus mittels Schnelltest empfehlenswert, um ggf. eine zeitnahe und gezielte Behandlung einzuleiten und die Weiterverbreitung in der Klinik zu unterbinden.
 
Die Studie wurde im Rahmen der InfectoGnostics-Forschungsprojekte „ADA“ und „ResiCheck“ durchgeführt, in denen Nachweissysteme zur schnellen Identifikation und Charakterisierung von S. aureus entwickelt werden. Ein Teil der Arbeiten sind Bestandteil der Basistechnologien für den Aufbau des Leibniz-Zentrums für Photonik in der Infektionsforschung (LPI).
 
Über den InfectoGnostics Forschungscampus Jena
 
Der InfectoGnostics Forschungscampus Jena beschreitet als öffentlich-private Partnerschaft neue Wege in der Vor-Ort-Diagnostik von Infektionen und Erregern, wie zum Beispiel Viren, Bakterien und Pilzen. InfectoGnostics wird durch das BMBF im Rahmen der Förderinitiative „Forschungscampus – öffentlich-private Partnerschaft für Innovationen“ mit zusätzlicher Unterstützung durch den Freistaat Thüringen gefördert. Etwa die Hälfte des benötigten Etats finanzieren die beteiligten Partner. www.infectognostics.de
 
Wissenschaftliche Veröffentlichung
 
Die Forschenden veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Fachzeitschrift Antibiotics:
 
Monecke S, Akpaka PE, Smith MR, Unakal CG, Thoms Rodriguez C-A, Ashraph K, Müller E, Braun SD, Diezel C, Reinicke M, et al. Clonal Complexes Distribution of Staphylococcus aureus Isolates from Clinical Samples from the Caribbean Islands, Antibiotics, 2023, 12(6):1050,
https://doi.org/10.3390/antibiotics12061050