Die Krankheitserreger von Infektionskrankheiten können direkt und indirekt nachgewiesen werden. Jedes Nachweisverfahren besitzt Vor- und Nachteile, die bei der Bewertung der Ergebnisse und bei der Auswahl der Untersuchungsmethode einbezogen werden sollten. Es sollte bei der Wahl des Erregernachweises der Zeitpunkt der Infektion und die Art des Erregers betrachtet werden. So dauert es je nach Erreger einige Tage bis Wochen, bis spezifische Antikörper in ausreichender Menge vom Immunsystem gebildet wurden sind und somit serologisch nachgewiesen werden können (die sog. Diagnostische Lücke/ Serokonversion). Der direkte Erregernachweis kann schon zu einem früheren Zeitpunkt der Infektion glücken, ist aber auch von der vorhandenen Menge des Erregers und der korrekten Probennahme abhängig.

ELISA = Enzyme-linked Immunosorbent Assay

Der ELISA ist eine biomolekulare Technik, um erregerspezifische Antikörper oder Antigene mittels einer Antigen-Antikörper-Reaktion nachzuweisen. Wir verwenden indirekte ELISAs zum Nachweis von Antikörpern gegen verschiedene Bakterien und Viren.

Aussagekraft / Vor- und Nachteile:

Wir arbeiten mit hoch sensitiven und hoch spezifischen selbst entwickelten ELISAs sowie kommerziellen Kits. Um positive Ergebnisse zu validieren, arbeiten wir mit anderen Laboren zusammen und lassen fragliche Ergebnisse möglichst mit anderen Methoden überprüfen.

Bei dieser Untersuchungsmethode besteht die Gefahr von immunologischen Kreuzreaktionen, die ein unspezifisch positives Ergebnis verursachen können. Außerdem ist der Nachweis von Antikörpern gegen einen Erreger nicht mit einer akuten Infektion gleich zu setzen, sondern der Nachweis, dass das Immunsystem des Tieres Kontakt zum Erreger hatte.

IFA = Immunfluoreszenz - Assay

Der indirekte IFA ist eine Untersuchungsmethode zum Nachweis erregerspezifischer Antikörper mittels einer Antigen-Antikörper-Reaktion.

Aussagekraft / Vor- Nachteile:

Die Aussagekraft sowie die Vor- und Nachteile des IFA sind mit denen des ELISAs vergleichbar. Allerdings ist die elektronische Quantifizierung beim IFA schwieriger.

Kultur und MALDI-TOF MS = Matrix–Assistierte Laser–Desorption- Ionisierung mit time of flight-Analyse und anschließende Massenspektrometrie

Die kulturelle Anzucht ist ein direktes Nachweisverfahren insbesondere für bakterielle Erreger, aber auch für Pilze.

Aussagekraft / Vor- und Nachteile:

Die kulturelle Anzucht von Bakterien und ihre Bestimmung im MALDI-TOF MS hat wie jede Untersuchungsmethode Vor- und auch Nachteile. Da es sich um einen direkten Erregernachweis handelt, ist die Aussagekraft dieser Untersuchung bei korrekter Probenahme sehr gut. Sie kann eine Übersicht der Keimflora der beprobten Lokalisation geben und stellt die einzige Möglichkeit einer vollständigen Resistenzbestimmung eines Bakteriums dar.

Wegen der Abhängigkeit von der Reproduktionsgeschwindigkeit der Erreger dauert die kulturelle Untersuchung vergleichsweise lange. Die Genauigkeit des Abbildes der Keimflora in einer Kultur ist neben der korrekten Probennahme abhängig von der richtigen Auswahl des Nährmediums und der Kultivierungsverhältnisse (Temperatur, aerob, anaerob, mikroaerophil etc.).

Mikroskopie

Die mikroskopische Untersuchung wird insbesondere in der Parasitologie als direktes Nachweisverfahren eingesetzt.

Aussagekraft / Vor- und Nachteile:

Da es sich hier um einen direkten Erregernachweis handelt, ist die Aussagekraft dieser Untersuchung bei korrekter Probenahme sehr gut. Die Parasiten werden anhand ihrer Morphologie und Bewegungsmuster diagnostiziert.

Microbiom-Analysen

Als Mikrobiom bezeichnet man die Gesamtheit aller Mikroorganismen (Bakterien, Pilze, Viren, Protozoen etc.), die ein Lebewesen besiedeln. Das vielfältigste und am häufigsten untersuchte Mikrobiom ist das des Darms. Für eine Mikrobiomanalyse wird hierbei die gesamte DNA aus einer Kotprobe isoliert und mittels NGS Shotgun Sequenzierung vollständig sequenziert. Die erhaltenen Sequenzen werden abschließend bioinformatisch ausgewertet. Mit Hilfe dieses Verfahrens können mehrere hundert Spezies identifiziert sowie ihr prozentualer Anteil in der untersuchten Probe bestimmt werden.

Aussagekraft / Vor- und Nachteile:

Das Darmmikrobiom beeinflusst eine Vielzahl physiologischer Prozesse, das Nervensystem, das Immunsystem und viele weitere Faktoren und ist daher ausschlaggebender für den Phänotyp des untersuchten Tieres als dessen Genotyp. Zudem kann sich das Mikrobiom durch verschiedene Faktoren ständig verändern. Daher ist es sinnvoll z.B. zu Beginn einer Studie das Mikrobiom der Versuchstiere zu analysieren und bei Langzeitstudien dies in regelmäßigen Abständen zu wiederholen. Bei Vergleichsstudien von gentechnisch veränderten Tieren und deren Wildtyp kann eine Mikrobiomanalyse zeigen, ob die gefundenen phänotypischen Veränderungen durch induzierte Veränderung des Mikrobioms verursacht werden. Bei Veränderungen der Haltungsbedingungen, des Futters oder beim Einsatz von Medikamenten kann es ebenfalls zu einer Änderung des Mikrobioms kommen, auch hier kann eine Mikrobiom-Analyse den Einfluss auf Experimente zeigen.

NGS = Next Generation Sequencing

Unter dem Begriff Next Generation Sequencing (NGS) werden genanalytische Verfahren zusammengefasst, mit deren Hilfe eine sehr große Anzahl von DNA-Molekülen parallel im Hochdurchsatz sequenziert werden kann. Es stellt eine technologische Weiterentwicklung der ursprünglichen Sanger Sequenzierung da, ist jedoch schneller, genauer und kostengünstiger als diese. NGS ermöglicht die schnelle Sequenzierung gesamter Genome durch Shotgun-Sequenzierung oder die gezielte Sequenzierung einzelner oder mehrerer Gene mittels Panel-Sequenzierung.

Aussagekraft / Vor- und Nachteile:

NGS bietet im Vergleich zur herkömmlichen Sanger Sequenzierung eine höhere Sensitivität, eine geringere Fehlerrate, mehr Sequenzinformation sowie eine verbesserte Möglichkeit Sequenzvarianten zu entdecken. Bei einer höheren Anzahl an Targets zudem schneller und kostengünstiger als herkömmliche Methoden. NGS-Technologie kann für verschiedenste diagnostische Fragestellungen effektiv eingesetzt werden: Mit Hilfe der Panelsequenzierung können z.B. eine Vielzahl von Erregern gleichzeitig spezifisch und zweifelsfrei nachgewiesen werden.

PCR = Polymerase Chain Reaction

Die PCR ist eine Untersuchungsmethode, in welcher die DNA oder RNA eines bestimmten Erregers nachgewiesen wird. Hierfür wird ein kurzer, genau definierter Sequenzabschnitt (Target, Amplicon) der DNA des Erregers vervielfältigt (Amplifikate). Das PCR-Produkt wird anschießend qualitativ oder quantitativ detektiert.

Aussagekraft / Vor- und Nachteile:

Da es sich hier um einen direkten Erregernachweis handelt, ist die Aussagekraft dieser Untersuchung bei korrekter Probenahme sehr gut. Die PCR ist eine sehr empfindliche Untersuchungsmethode, bei der kleinste Erregermengen nachgewiesen werden können. Die Genauigkeit des Ergebnisses ist auch bei der PCR-Untersuchung von einer korrekten Probennahme abhängig.