Schnelltestsystem zum mobilen Nachweis wasserbürtiger Pathogene

Biologische Kontaminationen in Wasser- und Versorgungssystemen stellen ein erhebliches Risiko für Gesundheit, Umwelt und Wirtschaft dar. Krankheitserreger wie Bakterien, Viren oder Protozoen können in Trinkwasseranlagen, der Lebensmittelproduktion, der Landwirtschaft, im Gesundheitswesen oder im Gastgewerbe zu Hygieneproblemen, Produktionsausfällen und hohen Folgekosten führen. Für Betreiber solcher Systeme sind regelmäßige Eigenkontrollen im Rahmen von HACCP-Konzepten verpflichtend. Die dafür verfügbaren Analyseverfahren sind jedoch häufig auf einzelne Erregergruppen spezialisiert, laborgebunden und nur eingeschränkt für schnelle Vor-Ort-Analysen geeignet.

Insbesondere fehlt es bislang an mobilen, robusten und zugleich hochsensitiven Schnelltestsystemen, die mikrobiologische Kontaminationen direkt in Wasserproben nachweisen und gleichzeitig zwischen lebenden und bereits abgetöteten Keimen unterscheiden können. Diese Differenzierung ist entscheidend, um tatsächliche Gesundheitsrisiken korrekt zu bewerten und unnötige Maßnahmen zu vermeiden. Zudem stoßen bestehende Verfahren bei verschmutzten Proben, geringen Erregerkonzentrationen oder wechselnden Erregerstämmen an ihre Grenzen.

Das Projekt adressiert daher die Herausforderung, eine universell einsetzbare Plattform für den schnellen, quantitativen und mobilen Nachweis wasserbürtiger Pathogene zu entwickeln. Ziel ist es, die Vorteile hochsensitiver Laborverfahren mit einer robusten und einfach bedienbaren Vor-Ort-Analytik zu verbinden, um ein effizientes Monitoring und Management biologischer Kontaminationen in unterschiedlichsten Einsatzbereichen zu ermöglichen.

Ziel des Projektes ist die Weiterentwicklung eines mobilen Schnelltestsystems zum hochsensitiven Nachweis wasserbürtiger Pathogene sowie zur Unterscheidung zwischen lebenden und toten Mikroorganismen. Darüber hinaus soll eine quantitative Bestimmung der Erregerkonzentration ermöglicht und die Langzeitstabilität der Assayreagenzien verbessert werden, sodass das System ohne Kühlkette einsetzbar ist.

Hierfür wird eine bestehende magnetische Detektionsplattform um eine RNA-basierte isothermale Amplifikationstechnologie erweitert. Zunächst werden Pathogene aus Wasserproben durch Filtration und/oder magnetische Anreicherung konzentriert und von störenden Begleitstoffen getrennt. Anschließend erfolgt die Amplifikation spezifischer RNA-Zielsequenzen mittels RT-LAMP direkt innerhalb eines magnetisch auslesbaren Messsystems. Da mRNA nur in lebenden Zellen kurzzeitig vorhanden ist, ermöglicht dieses Verfahren erstmals eine zuverlässige Lebend-/Tot-Differenzierung. 

Im Projekt werden verschiedene Arbeitsschritte zur Probenaufbereitung, Amplifikation, Quantifizierung und Stabilisierung der Reagenzien entwickelt und optimiert. Zusätzlich wird geprüft, ob das Verfahren in eine reine Flüssigphasenanalyse überführt werden kann, um Echtzeitmessungen zu ermöglichen und den Bedienaufwand weiter zu reduzieren. Abschließend erfolgt eine Validierung unter Realbedingungen sowie die Vorbereitung einer späteren industriellen Verwertung.

Das Projekt schafft damit die Grundlage für eine universelle, mobile Plattform zur Kontaminationsüberwachung in Wasserwirtschaft, Lebensmittelproduktion, Landwirtschaft, Gesundheitswesen und Hygiene-Management. Die Ergebnisse sollen schnellere Entscheidungen, effizientere Hygienemaßnahmen und eine verbesserte Sicherheit für Betreiber, Behörden und Verbraucher ermöglichen.