Typisierung und Expression von bakteriellen Exotoxinen am Beispiel von Staphylococcus aureus

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein vielfältiges und potenziell lebensbedrohliches Bakterium. Bei Infektionen ist es wichtig die Virulenz- und Resistenzgene schnell zu erkennen, um eine angepasste Therapie zu initiieren. Mikroarrays bieten eine optimale Plattform zur geno- und phänotypischen Charakterisierung von Bakterien und somit für die Entwicklung, Validierung und Herstellung klinisch bedeutsamer Schnelltests. In dieser Arbeit wurden DNA-Mikroarrays zur Genotypisierung von S. aureus eingesetzt, die die Klassifizierung und Zuordnung einzelner Isolate zu Verwandtschaftsgruppen sowie den Nachweis vorhandener Virulenz- und Resistenzgene ermöglichen. In zwei Populationsstudien wurden Stämme in Trinidad & Tobago und in Norwegen untersucht. Diese zeigen epidemiologisch unterschiedliche Situationen, die scheinbar auf verschiedenen geografischen und sozioökonomischen Gegebenheiten beruhen. Es wurden ebenfalls Protein-Mikroarrays für den Nachweis von S. aureus Toxinen hergestellt. Zum qualitativen Nachweis vom Virulenzfaktor Panton-Valentine Leukocidin (PVL) wurde mit Hilfe spezifisch gefertigter Protein-Mikroarrays ein Lateral-Flow Test entwickelt und validiert. Weiterhin wurden zwei Protein-Mikroarrays entwickelt, mit denen die in vitro Expressionen der Exotoxine PVL und Hämolysin alpha quantitativ messbar sind. Mit deren Anwendung konnte ein Zusammenhang zwischen der in vitro Toxinexpression und dem genetischen Hintergrund der jeweiligen Stämme nachgewiesen werden. Beim Vergleich der in vitro gebildeten Konzentrationen und den klinischen Krankheitsbildern, die die Isolate zum Teil hervorgerufen haben, konnte keine Korrelation festgestellt werden. Für den parallelen phänotypischen Nachweis mehrerer S. aureus Toxine (PVL, Toxic Shock Syndrome Toxin, Hämolysin alpha & beta, Enterotoxine A & B, Staphylokinase) und Proteine (Penicillin-bindendes Protein 2a, Staphylococcal Protein A) in einem Experiment wurde ein Multiplex-Protein-Mikroarray entwickelt und validiert.