Infektionskrankheiten sicher und schnell erkennen — BMBF Verbundprojekt »iSOLID« am 1. Juli 2017 gestartet

Infek­tion­skrankheit­en zählen zu den zehn häu­fig­sten Todesur­sachen in Europa. Ein großer Teil dieser Infek­tio­nen wird durch soge­nan­nte Biofilm-Infek­tio­nen verur­sacht, die bis­lang nur schw­er diag­nos­tiziert wer­den kön­nen. Ziel des Pro­jek­tes iSOL­ID ist die schnelle und sichere Erken­nung solch­er Infek­tio­nen mit Hil­fe dig­i­taler Bild­di­ag­nos­tik und die Empfehlung der geeigneten Therapie. 

Jährlich ster­ben Men­schen an schw­eren Infek­tion­skrankheit­en und sind damit auch eine der größten Her­aus­forderun­gen für die Gesund­heitssys­teme. Ein großer Teil schw­er­er Infek­tio­nen wird durch soge­nan­nte Biofilm-Infek­tio­nen verur­sacht, zu deren Nach­weis und geziel­ter Ther­a­pie bis­lang diag­nos­tis­che Meth­o­d­en fehlen. Ein schneller und spez­i­fis­ch­er Nach­weis von Erregern ist essen­tiell für die kor­rek­te Wahl der Antibiotika-Therapie.

Ziel des im Juli 2017 ges­tarteten Ver­bund­pro­jek­tes iSOL­ID (»Inte­grat­ed Solutions for Infec­tion Detec­tion«), an dem das Fraun­hofer-Insti­tut für Inte­gri­erte Schal­tun­gen IIS beteiligt ist, ist es, mit Hil­fe dig­i­taler Bild­di­ag­nos­tik Biofilm-Infek­tio­nen schneller und sicher­er diag­nos­tizieren und entsprechende Ther­a­pieempfehlun­gen geben zu können.

Am Ver­bund­pro­jekt beteiligt sind die HB Tech­nolo­gies AG, die CHILI GmbH, das Biofilmzen­trum des Deutschen Herzzen­trums Berlin und das Fraun­hofer-Insti­tut für Inte­gri­erte Schal­tun­gen IIS. Die HB Tech­nolo­gies AG übern­immt die Koor­di­na­tion des Ver­bund­pro­jek­tes. Das Pro­jekt wird vom Bun­desmin­is­teri­um für Bil­dung und Forschung (BMBF) durch seinen Pro­jek­t­träger VDI Tech­nolo­giezen­trum GmbH Düs­sel­dorf für drei Jahre gefördert.

Interpretation großer Bilddatenmengen

Eine spez­i­fis­che Diag­nose von durch Biofilme verur­sacht­en Infek­tion­skrankheit­en ist durch die »Flu­o­reszenz-in-situ-Hybri­disierung« (FISH) möglich. Diese diag­nos­tis­che Meth­ode beruht auf fluoreszenz­markierten DNA-Son­den und vere­int die Vorteile von Molekular­biologie, Flu­o­reszenzmikroskopie und His­tolo­gie. »Dank der FISH-Unter­suchung wer­den Biofilme erst­mals rou­tinemäßig mikroskopisch sicht- und nach­weis­bar. Die an der Infek­tion beteiligten Bak­te­rien wer­den aufge­spürt und iden­ti­fiziert, sodass zeit­nah eine spez­i­fis­che Ther­a­pie ein­geleit­et wer­den kann«, so PD Dr. Annette Mot­er vom Deutschen Herzzen­trum Berlin.

Automatische Detektion von Mikroorganismen

Das FISH-Ver­fahren basiert jedoch auf sehr großen Bild­daten­men­gen, deren Analyse aufwändig und kom­plex ist. Deshalb soll im Rah­men des iSOL­ID-Ver­bund­pro­jek­ts eine dig­i­tale Meth­ode der Bil­d­analyse zur automa­tis­chen Detek­tion und Quan­tifizierung von Mikroor­gan­is­men entwick­elt wer­den, sowie eine Work­flow-Inte­gra­tion und Proben­han­dling-Lösung zur quan­ti­ta­tiv­en Analyse von Biofil­men zur Entwick­lung neuer Präven­tions- und Behand­lungsmeth­o­d­en. Mit einem intu­itiv bedi­en­baren Bild­kom­mu­nika­tions- und Archivsys­tem (PACS) sollen alle rel­e­van­ten Bild­dateien schnell und sich­er gespe­ichert und bear­beit­et wer­den können.

Evaluation direkt in der Klinik

Zunächst sollen die in iSOL­ID angestrebten Ver­fahren und der entsprechende Work­flow im Rah­men ein­er diag­nos­tis­chen Studie anhand klin­is­ch­er Gewe­beproben bew­ertet wer­den. Anschließend soll iSOL­ID struk­turelle Möglichkeit­en schaf­fen, das FISH-Ver­fahren rou­tinemäßig über­re­gion­al und inter­na­tion­al einzuset­zen und damit eine Lücke in der Diag­nos­tik von Infek­tion­skrankheit­en zu schließen.