Molekulare Diagnosetechniken

Molekulare Diagnosetechniken weisen Bakterien anhand ihrer Nukleinsäuren nach und charakterisieren sie, anstatt sie zu kultivieren. Dabei kommen Methoden wie die Polymerase-Kettenreaktion und die Sequenzierung zum Einsatz. Sie können Organismen direkt aus Proben identifizieren, oft schneller als Kulturen und manchmal auch dann, wenn Kulturen fehlschlagen, und sie können Resistenzdeterminanten nachweisen.

Definition

Molekulare Diagnosetechniken sind Labormethoden, die mikrobielle Nukleinsäuren nachweisen, amplifizieren oder sequenzieren, um Organismen oder Resistenzdeterminanten zu identifizieren, typischerweise ohne dass der Organismus kultiviert werden muss.

Scope

Das Thema umfasst Nukleinsäure-Amplifikationstests, Real-Time- und Multiplex-Polymerase-Kettenreaktion, sequenzierungsbasierte Identifizierung und syndromische molekulare Panels, zusammen mit ihren Stärken und Vorsichtsmaßnahmen bei der Interpretation. Es wird als methodisches Thema behandelt und enthält keine Test- oder Behandlungsanweisungen für einzelne Patienten.

Core questions

• Wie weisen Nukleinsäure-Amplifikationstests Bakterien nach?
• Wann können molekulare Methoden erfolgreich sein, wo die Kultur versagt, und wo liegen ihre Grenzen?
• Wie ergänzen sich molekulare und kulturbasierte Diagnostika gegenseitig?

Key concepts

• Nukleinsäure-Amplifikationstests
• Real-Time- (quantitative) PCR
• Multiplex- und syndromische Panels
• 16S rRNA-Gensequenzierung
• Nachweis von Resistenzgenen
• Nachweis von nicht-viablen Organismen
• Analytische Sensitivität und Spezifität

Mechanisms

Molekulare Methoden zielen auf eine spezifische Nukleinsäuresequenz ab und amplifizieren diese, sodass selbst geringe Mengen eines Organismus nachgewiesen werden können; Real-Time-Formate quantifizieren das Ziel und verkürzen die Bearbeitungszeit, während Multiplex-Panels viele Pathogene gleichzeitig testen (Espy 2006). Die Sequenzierung konservierter Gene wie der 16S rRNA kann Organismen identifizieren, die schwer zu kultivieren oder zu phänotypisieren sind. Da diese Methoden Nukleinsäuren und nicht das Wachstum nachweisen, können sie Ergebnisse liefern, wenn die Kultur negativ ist, auch nach Antibiotikaexposition. Sie können jedoch auch nicht-viable Organismen oder Kolonisatoren nachweisen, sodass die Ergebnisse im Kontext interpretiert werden müssen. Übersichten beschreiben, wie molekulare Diagnostika die Geschwindigkeit und Sensitivität verbessert haben, während sie neue Interpretationsfragen aufwerfen (Espy 2006; Caliendo 2013).

Clinical relevance

Molekulare Diagnostika beeinflussen, wie schnell und zuverlässig Infektionen Organismen zugeordnet und Resistenzen nachgewiesen werden. Ihre Interpretation unterscheidet sich jedoch von der Kultur, da der Nachweis eines Gens nicht dasselbe ist wie die Gewinnung eines viablen, auf Suszeptibilität testbaren Organismus. Das Thema beschreibt, wie Laborbefunde generiert werden, und ist keine Grundlage für individuelle diagnostische oder therapeutische Entscheidungen.

Evidence & guidelines

Umfassende Übersichten beschreiben die Anwendungen und die Leistung von Real-Time-PCR und anderen molekularen Methoden in der routinemäßigen klinischen Mikrobiologie (Espy 2006) sowie die breitere Verlagerung hin zu verbesserten Diagnostika für Infektionskrankheiten (Caliendo 2013); Standardlehrbücher beschreiben molekulare Methoden und ihren Platz neben der Kultur (Jorgensen 2015).

History

Die in den 1980er Jahren eingeführte Polymerase-Kettenreaktion machte den gezielten Nukleinsäure-Nachweis praktikabel, und Real-Time- und Multiplex-Formate fanden anschließend Eingang in klinische Routinelabore, wodurch die molekulare Diagnose und die sequenzbasierte Identifizierung erweitert wurden (Espy 2006; Caliendo 2013).

Seminal works

• espy-2006
• caliendo-2013

Frequently asked questions

Können molekulare Tests die Kultur ersetzen?

Nicht vollständig; sie weisen Organismen oft schneller nach und manchmal auch dann, wenn die Kultur fehlschlägt, aber die Kultur liefert immer noch ein viables Isolat zur weiteren Charakterisierung, und molekulare Ergebnisse, die Nukleinsäuren nachweisen, erfordern eine sorgfältige Interpretation.

Warum könnte ein molekularer Test positiv sein, wenn die Kultur negativ ist?

Molekulare Methoden weisen Nukleinsäuren und nicht das Wachstum nach, sodass sie positiv bleiben können, wenn Organismen nicht-viabel sind oder in geringer Zahl vorhanden sind, auch nach Antibiotikaexposition, die eine Kulturgewinnung verhindert.