JENA / LONDON (IT BOLTWISE) – Forschende aus Jena nutzen mikrobielle zellfreie DNA aus Blutplasma, um Erreger bei schweren Infektionen schneller und auch während laufender Antibiotikatherapie nachzuweisen. Die Analyse dauert vom Probeneingang bis zum Ergebnis rund 12 Stunden und liefert Hinweise selbst dann, wenn Blutkulturen ausfallen. In einer Pilotstudie stimmte das Verfahren in 16 von 18 Fällen mit der klinischen Diagnose überein. Damit rückt eine stärker personalisierte Steuerung von Antibiotika in greifbare Nähe.
Schwere bakterielle Infektionen müssen oft innerhalb weniger Stunden diagnostiziert werden, sonst steigt das Risiko für Kreislaufversagen, Organversagen und längere Intensivaufenthalte. Genau hier kollidiert die Klinik mit der Realität: Sobald Antibiotika verabreicht sind, sinkt die Trefferquote klassischer Blutkulturen, weil Erregerwachstum ausbleibt oder verzögert wird. Das Team vom Universitätsklinikum Jena beschreibt daher ein Verfahren, das Erreger direkt über mikrobielle zellfreie DNA (cfDNA) aus Blutplasma identifiziert. Die Idee ist nicht neu – aber die Umsetzung als schnell durchführbarer, klinisch anschlussfähiger Workflow mit Nanopore-Sequenzierung und einem offenen Protokoll macht den Unterschied.
Technisch beginnt alles mit der Gewinnung der DNA-Fragmente aus dem Plasma. Die cfDNA besteht aus kleinsten Erbgutabschnitten von Bakterien, Viren oder Pilzen, die bei Infektionen im Blut zirkulieren. Im Labor isolieren die Forschenden diese Fragmente und überführen sie über Adapter in eine Sequenzierbibliothek. Damit werden die DNA-Bausteine überhaupt erst so „lesbar“ gemacht, dass die nachfolgende Sequenzierung sie identifizieren kann. Anschließend erfolgt die Auswertung mittels Nanopore-Sequenzierung, die im Vergleich zu stärker batch-getriebenen Ansätzen eher auf zeitkritische Laborprozesse ausgelegt ist. Der zentrale Vorteil: Es braucht keine vorgängige Anzucht der Erreger.
Die klinische Relevanz zeigt sich in der Pilotstudie: Untersucht wurden 18 Patientinnen und Patienten mit Blutstrominfektionen oder dem Verdacht auf infektiöse Endokarditis, also eine Entzündung der Herzklappen. In 16 Fällen stimmte die Methode mit der klinischen Diagnose überein. Besonders auffällig sind zwei Konstellationen einer sogenannten kulturnegativen Endokarditis: Obwohl Blutkulturen keine Erreger lieferten, konnten die Forschenden den Erreger über die cfDNA nachweisen. Genau das adressiert die Schwachstelle klassischer Diagnostik, wenn Therapien bereits begonnen haben. Wie Branchenexperten einordnen, rückt damit eine diagnostische „Brücke“ zwischen molekularer Schnelltestung und realer klinischer Verfügbarkeit näher an den Alltag.
Im Marktvergleich steht die Studie stellvertretend für eine breitere Entwicklung: Während kommerzielle Spezialverfahren zur mikrobiellen DNA-Analyse häufig als Black-Box-Lösungen oder als kostenintensive, proprietäre Workflows angeboten werden, zielt der Jenaer Ansatz auf einen besser skalierbaren Zugang für klinische Labore. Auch etablierte Alternativen wie PCR-basierte Tests oder Kultur-ergänzende Verfahren haben Vorteile – sie leiden jedoch in der Praxis häufig an Grenzen bei Systematik, Abdeckungsbreite oder an der Frage, wie gut Ergebnisse bei bereits laufender Therapie bleiben. Laut Dr. Micha Banz ist das Timing entscheidend, weil „bei schweren Infektionen oft jede Stunde zählt“ und die Aussagekraft von Blutkulturen nach Antibiotikagabe typischerweise abnimmt. Sein Ziel war damit explizit eine Lösung, die schnell, bezahlbar und für klinische Labore zugänglich ist.
Die Kostenfrage ist in Deutschland und Europa ein zentraler Hebel für die Adoption. Die Materialkosten beziffern die Forschenden aktuell auf etwa 100 bis 120 Euro pro Probe, während eine klassische Blutkultur grundsätzlich günstiger ist. Entscheidend ist jedoch das Gesamtbild: Je schneller ein Erregernachweis vorliegt, desto früher können Therapieentscheidungen präziser werden – potenziell inklusive früherer Deeskalation und weniger unnötiger Breite in der Antibiotikaauswahl. Zusätzlich liefern die Ergebnisse einen interessanten Zusatznutzen für das Monitoring: Die cfDNA blieb in einzelnen Fällen noch bis zu 16 Tage nach Therapiebeginn nachweisbar. Das eröffnet die Perspektive, den Verlauf über wiederholte Bluttests zu verfolgen und Therapieziele stärker datenbasiert zu steuern.
Hier kommt die Zukunftsschiene ins Spiel. Wenn es gelingt, zuverlässig zu erkennen, wann eine Infektion wirklich abgeheilt ist, könnten Behandlungen verkürzt werden, ohne klinische Sicherheit zu verlieren – ein Ansatz, der zugleich dem Antibiotika-Resistenzrisiko entgegenwirken kann. Historisch gab es bereits mehrere Anläufe, „cell-free“-Signaturen für Diagnostik nutzbar zu machen: Von frühen Metagenomik-Ansätzen bis zu zielgerichteten PCR-Panelen war die Kernfrage immer, wie man Sensitivität, Prozesszeit und robuste Interpretation in die Routine überführt. Die Jenaer Studie setzt stärker auf einen reproduzierbaren Workflow und veröffentlicht das vollständige Protokoll offen. Für Unternehmen und Forschungseinrichtungen bedeutet das: Validierung, Varianten und Integration in bestehende Laborsetups können schneller erfolgen.
Für die nächsten Schritte wird vor allem die Skalierung relevant: größere Patientenkohorten, bessere Abschätzung der Sensitivität nach Therapiebeginn und eine belastbare Vergleichbarkeit gegenüber Kultur, PCR und anderen molekularen Tests. Ebenso wichtig ist die organisatorische Seite der Implementierung, denn selbst bei „nur“ rund 12 Stunden Laufzeit vom Probeneingang bis zum Ergebnis müssen Laborpipelining, Qualitätskontrollen und Dateninterpretation abgestimmt sein. Regulierung und Datenschutz bleiben dabei Querschnittsthemen: Sequenzdaten und zugehörige Patientendaten erfordern klare Governance, insbesondere wenn Ergebnisse in klinische Entscheidungen einfließen. Wenn die Methode darüber hinaus breiten Zugang erhält, kann sie in der Praxis auch Entwicklerteams beflügeln, die MLOps- und Labor-IT-seitig an Monitoring, Auditierbarkeit und standardisierten Reporting-Workflows arbeiten.
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