Forschungsprojekte

Verbundprojekt TEAM (01.11.21 bis Ende 31.07.25)

Motivation: Die infektiöse Endokarditis ist eine lebensbedrohliche Biofilminfektion der Herzinnenhäute einschließlich der Herzklappen. Eine zeitnahe und präzise Erregerdiagnostik ist oft lebensrettend. Die Antibiotikatherapie wird allerdings bislang lediglich hinsichtlich der Erregerspezies und Resistenz angepasst. Damit wird sie insbesondere Biofilm-assoziierten Infektionen nicht gerecht, da Antibiotika hier oft versagen. Das führt zu einer Therapie „auf Verdacht“, deren Erfolg häufig beschränkt ist. Im Projekt TEAM sollen mit der photonischen Methode der „Fluoreszenz in situ Hybridisierung“ (FISH) die Grundlagen für eine angepasste Therapie geschaffen werden. Mit Hilfe der FISH kann man Bakterien im Gewebsschnitt sichtbar machen, identifizieren, ihre Anzahl und Aktivität bestimmen sowie feststellen, ob sie einen Biofilm bilden.

Ziele und Vorgehen: Ziel des Verbundprojekts TEAM ist es, die Infektion nicht nur schnell und sicher zu erkennen, sondern durch die FISH den Schweregrad der Infektion und den Therapieerfolg messbar zu machen. Hierfür soll ein „Biofilm- Classifier“ entwickelt werden mit:

• innovativer PNA-FISH für höhere Empfindlichkeitund verbesserte Aktivitätsmessungen,
• automatisierter Bildaufnahme und Bildanalyse,
• intelligentem Bilddaten-Archiv und
• objektivem Biofilm-Staging mit Hilfe von künstlicherIntelligenz.

In einer begleitenden klinischen Studie werden die Ergebnisse der Bildanalyse mit den klinischen Daten und der Antibiotikatherapie korreliert.

Innovation und Perspektiven: Ziel von TEAM ist es, auf Grundlage des „Biofilm-Classifiers“ eine Risikostratifizierung der Patienten vorzunehmen und neue therapeutische Algorithmen zu ermöglich. So soll in Zukunft mit Hilfe der FISH die Dosis, Dauer und Auswahl der Antibiotika-Therapie gezielt und somit personalisiert gesteuert werden.

Projektpartner: NEXUS / CHILI GmbH, NEXUS E&L GmbH, NEXUS / CIS GmbH, Malteser Waldkrankenhaus St. Marien, Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

Verbundprojekt FIELD (01.10.21 bis 30.06.25)

Motivation: In Ausbruchssituationen schnelle und sensitive Diagnostik vor Ort: Schnelle, sensitive und spezifische Diagnostik von mikrobiologischen Erregern ist für den Schutz der Bevölkerung essentiell. Für eine Diagnostik von Infektionserregern unter limitierten Bedingungen ‚im Feld‘, also nicht unter Laborbedingungen, bietet sich die photonische Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) an. Die FISH macht Mikroorganismen mikroskopisch sichtbar, ist schnell und spezifisch und benötigt keine empfindlichen Enzyme oder räumlichen Voraussetzungen.

Ziele und Vorgehen: Ziel von FIELD ist die schnelle und spezifische Identifikation von Mikroorganismen durch die photonische FISH unter Feldbedingungen: Das innovative Ziel dieses Projektes ist es, die FISH-Methodik Feld-fähig zu machen. Dafür müssen geeignete lagerungs- und transportstabile FISH-Sonden, ein Labor-Guidancesystem und ein digitales Bilddokumentationssystem erforscht werden. Für die Auswertung der FISH fehlt bisher ein robustes Mikroskop, das auch im Feld zuverlässig und hochauflösend FISH-Bilder erstellen, dokumentieren und auswerten kann.

Innovation und Perspektiven: Tuberkulose – eine weltweit präsente Infektionskrankheit: Der in diesem Vorhaben geplante Feld-FISH-Demonstrator soll erstmals am Beispiel der Tuberkulose Diagnostik im Feld ermöglichen. Im Rahmen einer klinischen Studie und von Praxistests unter Feldbedingungen werden klinische Proben von Patienten mit Verdacht auf Tuberkulose untersucht. Diese innovative Feld-FISH kann nicht nur im Krisenfall in Deutschland schnell und zuverlässig Infektionsdiagnostik zum Schutz der Bevölkerung durchführen, sondern auch durch ihre Mobilität und den Telemedizin-Ansatz weltweit in Ländern ohne große Laborkapazitäten eingesetzt werden.

Projektpartner: NEXUS / CHILI GmbH, HB Technologies AG, Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr, Charité - Universitätsmedizin Berlin, MoKi Analytics GmbH