Das Studienzentrum für Genomsequenzierung und -analyse im BfR stellt sich vor

Mikrobielle Genomsequenzierung gewinnt an Bedeutung

Das Next-Generation-Sequencing (NGS)1 eröffnet der Mikrobiologie neue leistungs‧fähige Untersuchungsverfahren – und das nicht nur in der Forschung. Die Methode der Gesamtsequenzierung mikrobieller Genome findet mittlerweile auch im öffentlichen Gesundheitswesen, der Lebensmittelsicherheit und der Tiergesundheit Anwendung. Der Nutzen der molekularen Erregertypisierung reicht über die Identifizierung und Überwachung von Resistenz-, Virulenz- und Pathogenitätsfaktoren bis hin zur Analyse von komplexen Tier- und Umweltproben. Eine Herausforderung bei der Etablierung der Technologie in den Laboratorien ist die bioinformatische Verarbeitung der großen Datenmengen. Daher hat das Studienzentrum für Genomsequenzierung und -analyse am Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) die Aufgabe, NGS-Verfahren für die Nationalen Referenzlaboratorien in praktische Arbeitsabläufe umzusetzen und so Daten zu Erregereigenschaften und für die mikrobielle Risikobewertung bereitzustellen.

Abb. 1: Anzahl durchgeführter Genomsequenzierungen von bakteriellen Erregern im Studienzentrum für Genomsequenzierung und -analyse in Zusammenarbeit mit den Nationalen Referenz- und Konsiliarlaboratorien am BfR von 2015 bis 2020.

Die Notwendigkeit, ursächliche Erreger für Infektionskrankheiten in Mensch und Tier schnell zu detektieren und zu charakterisieren, die Infektionsquelle zu identifizieren und ihre Ausbreitung zu verhindern, führte in den letzten Jahrzehnten zur Entwicklung einer Vielzahl von immunologischen, biochemischen und molekularen Untersuchungsverfahren. Diese besitzen jedoch nicht das Auflösungsvermögen, das z. B. für die Zuordnung auf Stammebene und die Charakterisierung von Erregern notwendig ist, da nur ein Bruchteil der genetischen Information verfügbar wird. Das NGS hat durch die Möglichkeit, die Basenabfolge eines DNA-Moleküls oder ganzen Genoms eines Erregers zu bestimmen, das Potenzial, klassische Methoden zu ersetzen bzw. zu erweitern [1]. Es können z. B. spezifische Eigenschaften eines Erregers, wie Virulenz- und Resistenzdeterminanten, in einem Ansatz untersucht werden. Die Anwendung von NGS-Verfahren ist durch die stetige Verringerung der Kosten und die Entwicklung von einfach bedienbaren Sequenziergeräten in den letzten Jahren auch für Behörden im Bereich der öffentlichen Gesundheit, Veterinärmedizin und Lebensmittelsicherheit sehr attraktiv geworden [2, 3, 4]. NGS-Verfahren z. B. für die genetische Charakterisierung von bakteriellen Isolaten, die in den regelmäßig durchgeführten nationalen Zoonosemonitoring- und Bekämpfungsprogrammen gewonnen werden, eröffnet den Nationalen Referenzlaboratorien (NRLs) des BfR die Möglichkeit, neue Erregervarianten zu erkennen, ihr pathogenes Potenzial abzuschätzen und ihre Ausbreitung zu überwachen.

 

Entnommen aus DTBl 4/2021