Institut für Med. Mikrobiologie,
Justus-Liebig-Universität Gießen

Die Forschungsschwerpunkte des Institutes für Medizinische Mikrobiologie der Justus-Liebig-Universität liegen auf der Genomsequenzierung (Listeria monocytogenes, L. welshimeri, L. innocua, L. ivanovii), der funktionellen Genomanalyse von Wirt-Pathogen-Interaktionen und der Bioinformatik. Weitere Forschungsgebiete des Institutes sind komparative Genomik, Metagenomik, Infektionsbiologie, Nachweis und Identifizierung pathogener Bakterien und Antibiotika-Resistenzmechanismen mittels molekularer Techniken (PCR, Hybridisierung, FISH, DNA-Sequenzierung, Microarray-Technologie, TaqMan-Technologie) sowie epidemiologische Untersuchungen (RAPD, PFGE, MLST, Genpolymorphismen, Plasmid Profiling).

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Beschreibung der Projekte

Molekulare Typisierung resistenter Bakterien und Charakterisierung von Resistenzgenen (AP3)

Im letzten Jahrzehnt haben nosokomiale Infektionen mit Enterobakterien, die Beta-Lactamasen mit erweitertem Spektrum (ESBL) produzieren können, auch in Nordeuropa an Bedeutung gewonnen und bilden vor allem auf Intensivstationen und bei immunsupprimierten Patienten ein zunehmendes Problem. In Deutschland überwachen drei staatliche Einrichtungen die Ausbreitung dieser Mikroorganismen nach dem Gesundheitseinrichtungs-Neuordnungs-Gesetz vom 24. Juni 1994. Das Institut für Medizinische Mikrobiologie der Justus-Liebig-Universität Gießen koordiniert dieses Arbeitspaket, in dem gemeinsam mit diesen Einrichtungen, dem Bundesinstitut für Risikobewertung, dem Friedrich-Löffler-Institut und dem Robert-Koch-Institut die Häufigkeit des Auftretens und der genetische Verwandtschaftsgrad ESBL-produzierender und Fluorchinolon-resistenter Enterobakterien untersucht werden. Erstes Ziel ist die Harmonisierung der unterschiedlichen Überwachungsmethoden und Berichtssysteme. Danach werden gemeinsame Protokolle für die Bearbeitung der Bakterienisolate entwickelt, die Daten untereinander ausgetauscht und in einer gemeinsamen Datenbank gesammelt (s. auch Arbeitspaket 1). Es soll damit die Basis für ein nachhaltiges Überwachungssystem für antibiotikaresistente Enterobakterien in Deutschland geschaffen werden.

Molekulare Epidemiologie multiresistenter ESBL-produzierender Gram-negativer Enterobacteriacea - Pangenomik und Evaluation des zoonotischen Potentials von Plasmiden aus humanen, tierischen und Umweltproben

Der wichtigste Resistenzmechanismus multiresistenter ESBL-produzierender Gram-negativer Enterobacteriacea ist auf den Erwerb von ESBL-Gen-tragenden Plasmiden zurückzuführen. Die weltweit am häufigsten nachgewiesenen ESBL-Typen sind TEM, SHV und CTX-M. Durch Punktmutationen können stetig neue Subtypen entstehen. Bisher sind mehr als 150 Typen charakterisiert. Die CTX-M Familie ist hierbei weltweit am häufigsten nachzuweisen. ESBL finden sich vor allem bei Enterobacteriaceae (Klebsiella sp., E. coli und Enterobacter sp.), aber auch bei Pseudomonas sp. und Acinetobacter sp. Da ESBLs Plasmid-kodiert sind, können die Resistenzgene aber auch innerhalb unterschiedlicher Enterobakterien-Species genusübergreifend übertragen werden. Da ESBLs zunehmend auch in Gram-negativen Enterobakterien aus tierischem Probenmaterial nachgewiesen werden, wird in mehreren Studien über eine zoonotische Ausbreitung von ESBLs diskutiert. Eine umfassende Evaluation des zoonotischen Potentials hat aber bisher noch nicht stattgefunden. Da hierbei weniger die Übertragung bestimmter Stämme vom Tier auf den Menschen eine Rolle zu spielen scheint, sondern vielmehr die Verbreitung von Resistenzgenen im Mittelpunkt steht, ist die Charakterisierung der Resistenz-vermittelnden Plasmide, die aus menschlichen und tierischem Material sowie aus Umweltproben isoliert wurden, von entscheidender Bedeutung. Das an der Justus-Liebig-Universität durchgeführte Teilprojekt IP 9 des Arbeitspaketes 3 verfolgt daher folgende Ziele:

Molekulare Charakterisierung von multiresistenten, ESBL-produzierenden Stämmen aus humanen und tierischen Isolaten durch

  • Beteiligung an der zentralen Datenbank des Verbundes und Erstellung einer Stammsammlung
  • Charakterisierung der Stämme: Genetische Verwandtschaft, Virulenzfaktoren
  • Charakterisierung des chromosomalen Insertionslokus von CTX-M Genen ausgewählter Stämme
  • Untersuchungen zur Übertragung von chromosomal lokalisierten Resistenzgenen auf vorhandene oder artifiziell eingebrachte Plasmide

Charakterisierung des Pangenoms von ESBL-tragenden Plasmiden durch

  • Identifikation und Typisierung von Plasmiden, die ESBL- und andere Antibiotikaresistenzgene (insbesondere Fluorchinolon-Resistenz) tragen
  • Sequenzierung ausgewählter Plasmid-Genome und Erstellung einer annotierten Plasmid-Datenbank für vergleichende Analysen der Plasmid-Genome und Resistenzgene