Typisierung von Campylobacter aus Gebieten mit hoher Selektion zur Entwicklung neuer Warnsignal-Tools zum Bestehen globaler Herausforderungen erhöhter Antibiotikaresistenz

Campylobacter ist ein international unterschätzter lebensmittelbedingter Erreger und seit 2005 der wichtigste Zoonoseerreger in der Europäischen Union, der im Jahr 2022 137.107 gemeldete Campylobacteriose-Fälle verursachte. Zu den akuten Symptomen der Krankheit gehören Fieber, Durchfall und Bauchkrämpfe, aber auch schwere Folgeerscheinungen wie Arthritis, Reizdarm und in einigen Fällen das Guillain-Barré-Syndrom. Etwa ein Drittel der Campylobacteriose Patienten in Deutschland wurde mit Antibiotika behandelt, insbesondere mit Fluorchinolonen oder Makroliden. Campylobacter-Isolate sind häufig resistent gegen Fluorchinolone und Tetrazykline, während die Resistenz gegen Makrolide, Gentamicin und Streptomycin in Deutschland noch gering ist. Zunehmende Antibiotikaresistenzen gefährden die effektive Behandlung von Infektionen beim Menschen. Dabei spielt die globale Antibiotikaresistenzsituation eine große Rolle. Das Projekt hat sich daher mit einem Vergleich von Resistenzdeterminanten von deutschen und vietnamesischen Campylobacter Isolaten beschäftigt. Ziel dieses Projekts war die Entwicklung neuartiger Warninstrumente auf molekularer und mikrobieller Ebene für den Einsatz in Routineüberwachungsprogrammen. Die in diesem Projekt angewandten Methoden umfassen die Ganzgenomsequenzierung von Campylobacter-Isolaten aus der Lebensmittelkette Huhn, die phänotypische Charakterisierung durch Mikrodilution und Real-time PCR-Schnelldetektion von Resistenzen.

Zunächst wurde ein Fragebogen zur Antibiotikaanwendung auf vietnamesischen Hühnerfarmen erstellt und die Informationen im AP1 zusammengetragen. Im AP2 stellte das NIVR Stämme zur Verfügung und lieferte die aus AP1 erhobenen Metadaten wie Datum und Ort der Probenahme, Antibiotikaeinsatz usw. unter Verwendung eines anonymen Codes/einer anonymen ID für die jeweiligen Herkunftsbetriebe (Ergebnisse von AP1). Das BfRkurz fürBundesinstitut für Risikobewertung war anschließend für die phänotypische Charakterisierung der antimikrobiellen Resistenz unter Verwendung des EU-weit standardisierten Mikrotiterpanels EUCAMP2 zuständig. In AP3 wurde ein relevantes Mikrodilutionspanel antimikrobieller Substanzen, die für die Überwachung von Campylobacter-Isolaten verwendet werden können und bislang noch nicht im Routinemonitoring verankert sind, identifiziert. Antimikrobielle Substanzen, die für die menschliche Gesundheit und/oder die Veterinärmedizin wichtig sind, wurden aufgenommen, z. B. weitere Carbapenem-Antibiotika und Fosfomycin. Das BfRkurz fürBundesinstitut für Risikobewertung hat dazu ein Protokoll für das erweiterte Panel erstellt und beide Laboratorien, LGL und BfRkurz fürBundesinstitut für Risikobewertung, testeten Referenzstämme und verschiedene Isolate.Nach erfolgter Harmonisierung der Workflows für die Ganzgenomsequenzierung zwischen BfRkurz fürBundesinstitut für Risikobewertung und LGL konnten unter AP4 insgesamt 600 Campylobacter-Isolate aus Deutschland und Vietnam sequenziert werden. Die unter AP5 angestrebte Analyse der Ganzgenomdaten zeigte, dass sich eine Vielzahl von verschiedenen Resistenzdeterminanten identifizieren ließen. Vietnamesische Isolate trugen dabei deutlich mehr Resistenzdeterminanten als deutsche Isolate, was sich mit den phänotypisch erhobenen Daten aus AP2 deckte. Ferner war es möglich Schwachstellen in der prädiktiven Vorhersage der phänotypischen Resistenz ausgehend von den Ganzgenomdaten zu identifizieren. Diese Ergebnisse wurden federführend vom BfRkurz fürBundesinstitut für Risikobewertung in einer Publikation im Fachjournal BMC Genomics veröffentlicht.Die durch die Ganzgenomsequenzierung erhobenen Daten konnten im Folgenden vom LGL unter AP6 genutzt werden, um neue Primer und Sonden für einen neuen PCR-Assay zur schnellen routinemäßigen Identifikation wichtiger Resistenzdeterminanten in Campylobacter zu designen. Entsprechend konnte unter AP7 und AP8 federführend durch das LGL ein neues Multiplex Real-time PCR System etabliert und anschließend validiert werden. Zukünftig kann relativ kostengünstig nach Resistenzdeterminanten, die im Zusammenhang mit einer Fluorchinolon-, Makrolid- oder Tetrazyklin-Resistenz stehen, gescreent werden. Die Ergebnisse der Entwicklung und Validierung wurden federführend durch das LGL im Fachjournal Microorganisms veröffentlicht.Als Teil der Öffentlichkeitsarbeit (AP9) wurden die Ergebnisse auf verschiedenen Fachtagungen, Kongressen und Konferenzen auf nationaler als auch internationaler Ebene dem Fachpublikum vorgestellt. Weiterhin wurden die Kenntnisse über Techniken im Umgang mit phänotypischer als auch genotypischer Charakterisierung in einem Training den vietnamesischen Kooperationspartnern vermittelt.