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Entwicklung einer Methode zur Quantifizierung von Legionella pneumophila in (Ab)Wasser mit hoher Begleitflora und/oder Störstoffen - LegioQuant

Zusammenfassung

Legionellen sind ubiquitär vorhanden und finden auch in künstlichen Wassersystemen und vor allem beim Eintrag in Kühlwassersystemen gute Vermehrungsbedingungen vor. Alle Legionellenarten sind als potentiell human-pathogene Keime einzustufen und zählen zu der Risikogruppe 2 gemäß Biostoffverordnung. Die Infektion erfolgt über das Einatmen legionellenhaltiger, lungengängiger Aerosole.
Mit den gängigen Methoden der Abwasserbehandlung ist kaum eine signifikante Reduktion von Legionella spp. zu erreichen. Somit können Kläranlagenabläufe eine relevante Quelle für einen erhöhten Legionellen-Eintrag in Gewässer darstellen. In der biologischen Abwasserbehandlung kann eine Überführung der Legionellen in Aerosole stattfinden. Das Risiko für die Beschäftigten von Kläranlagen im Routinebetrieb wird zwar als generell eher gering eingeschätzt, es kann aber bei aerosolbildenden Arbeiten wie der Reinigung durchaus zu hohen Luftkonzentrationen kommen. Daher ist ein quantitativer Nachweis als Grundlage einer Gefährdungsbeurteilung unerlässlich. Jedoch ist im Gegensatz zum Trinkwasser der Nachweis von Legionellen im Ab- und Oberflächenwasser wegen der hohen Begleitflora und/oder Störstoffen erheblich aufwändiger.
Das Projekt LegioQuant wird in Kooperation mit der Abteilung für Hygiene, Sozial- und Umweltmedizin der Ruhr-Universität Bochum durchgeführt. Schwerpunkt des Vorhabens ist die Entwicklung einer immunomagnetischen Anreicherungsmethode zur verbesserten Identifizierung und Quantifizierung von Legionella pneumophila auch in Wässern mit hoher Begleitflora, wie Abwasser und Oberflächenwasser. Die Isolierung der Legionellen soll mittels immunomagnetischen Verfahren durch den Einsatz von spezifischen Antikörpern oder Aptameren erreicht werden. Für beide Ansätze sollen Untersuchungen zur Spezifität und Sensitivität durchgeführt werden. Anschließend soll die im Projekt neu entwickelte Anreichungsmethode als vorbereitender Schritt sowohl für die kulturelle Standardmethode als auch für PCR-Methoden eingesetzt werden. Nachteilig bei kulturellen Methoden ist neben dem hohen Zeitaufwand, dass Legionellen nicht immer zuverlässig erfasst werden, da bei ungünstigen Lebensbedingungen die Bakterien in das sog. VBNC (viable but not culturable)-Stadium wechseln können. Eine Alternative stellen molekularbiologische Methoden dar, die im Vergleich zu den kulturellen Verfahren vor allem hinsichtlich Analysegeschwindigkeit, Sensitivität und Spezifität Vorteile haben. Jedoch lassen die Ergebnisse keine Unterscheidung zwischen intakten (lebenden oder im VBNC-Stadium befindliche) und geschädigten (toten) Bakterienzellen zu. Dieser Nachteil kann durch die viability PCR (vPCR), die eine Weiterentwicklung der klassischen quantitativen real-time PCR (qPCR) darstellt, zum Teil ausgeglichen werden.
Aufgrund der Komplexität einer Methodenentwicklung soll zunächst eine Anreicherung und Quantifizierung für Legionella pneumophila Serogruppe 1 (SG1) entwickelt werden. Bei einer erfolgreichen Etablierung der Methode kann diese später auch auf andere Serogruppen und ggfs. anderen Spezies erweitert werden.

Gefördert durch:
Ministerium für Umwelt, Naturschutz und Verkehr des Landes Nordrhein-Westfalen (MUNV NRW) – Projektnummer 17-04.02.01-1a/2020

Wissenschaftliche Begleitung durch:
Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen (LANUV NRW)

Projektleitung:
Prof. Dr.-Ing. habil. Marc Wichern, Dr. rer. nat. Eva Heinz

Projektbearbeitung:
Dr.-Ing. Pascal Kosse, Andrea Rademacher

Projektpartner:
Abteilung für Hygiene, Sozial- und Umweltmedizin der Ruhr-Universität Bochum unter Leitung von PD Dr. med. Jürgen Hölzer