Digitale Bildanalyse für die Mikrobiologie

Das Projekt wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und dem Land Brandenburg (ILB) im Zeitraum von 2017 – 2020 kofinanziert.

Projektbeschreibung

Neben Viren sind Bakterien die häufigsten Infektionserreger weltweit. Generell können bakteriell verursachte Erkrankungen effektiv durch den Einsatz von Antibiotika behandelt werden, jedoch nimmt die Zahl an resistenten und multiresistenten Bakterien erschreckend zu. Ein wichtiger Grund für diese Entwicklung ist der häufige und oft unnötige Einsatz dieser Medikamente. Weiterhin spielt auch die Infektion von biofilmbildenden Bakterien, insbesondere bei medizinischen Implantaten, Kathetern und Instrumenten eine wichtige Rolle. Es wird davon ausgegangen, dass bei mindestens 65 % aller bakteriellen Infektionen Biofilme beteiligt sind. Biofilmbildende Bakterien sind gegen Angriffe durch das Immunsystem oder von Medikamenten durch die Ausbildung einer extrazellulären Matrix geschützt und daher äußerst unempfindlich gegen gängige Therapien. Daher ist die klare Diagnose des Biofilms entscheidend für ein effektives Therapieregime.

Derzeit verwendete Methoden zur Identifizierung, Quantifizierung und Diagnose mikrobiologischer Fragestellungen sind trotz der medizinischen und wissenschaftlichen Relevanz sehr zeit- und personalaufwendig.

Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung neuer, automatischer und standardisierter Nachweisverfahren für die Detektion und Quantifizierung von Bakterien mittels digitaler Bildanalyse.  Grundsätzlich gilt es, bakterielle Infektionsmechanismen genauer und schneller zu verstehen, um am Ende nicht nur eine verbesserte Diagnostik zu haben, sondern vor allem eine gezieltere und somit effektive Therapie zu ermöglichen.

Den Projektpartnern GA Generic Assays GmbH und der BTU Cottbus-Senftenberg stehen für die Umsetzung der Projektziele zwei Plattformtechnologien auf Basis neuartiger Fluoreszenzmikroskopie zur Verfügung. Im ersten Schritt werden die angedachten mikrobiologischen Fragestellungen mittels der VideoScan-Technologie entwickelt. Die VideoScan-Technologie vereint eine Vielzahl analytischer Methoden in ein vollständig automatisiertes Fluoreszenzmikroskopsystem, das auf der Basis der digitalen Bildverarbeitung arbeitet und für Hochdurchsatz-Anwendungen geeignet ist. Im zweiten Schritt werden die so  entwickelten Technologien auf die kommerzielle Plattform AKLIDES® überführt und angepasst. Dabei handelt es sich um eine Weiterentwicklung der VideoScan-Technologie, die bereits seit 2009 erfolgreich im Bereich der Autoimmundiagnostik vertrieben wird.

Ziel des Projektes ist es, mit Hilfe der digitalen Bildverarbeitung Bakterien, zum Beispiel auf Wirtszellen oder im Biofilm, nicht nur zeit- und kosteneffizient nachzuweisen, sondern auch zu quantifizieren, differenzieren und zu identifizieren. Da bisher keine automatisierten und standardisierten Auswertsysteme für die meisten mikrobiologischen Fragestellungen existieren, ist es das Ziel der Projektpartner, am Ende des Vorhabens eine zuverlässige, nutzerunabhängige und reproduzierbare Detektion und Quantifizierung von Bakterien zur Verfügung zu stellen. Somit kann dem hohen zeitlichen und personellen Aufwand entgegen gewirkt werden und eine schnelle Diagnose sowie gezielt anwendbare Therapien ermöglicht werden.  

Kontakt

Brandenburgische Technische Universität (BTU) Cottbus - Senftenberg
Fakultät für Umwelt und Naturwissenschaften
Universitätsplatz 1
01968 Senftenberg

Prof. Dr. habil. Peter Schierack
E-Mail: peter.schierack(at)b-tu.de

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