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TU Berlin

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Ziel: Automatisch Cholera-Erreger im Wasser erkennen

Montag, 27. April 2020

Medieninformation Nr. 69/2020

TU-Projekt „PorthPath“ zur Detektion von Bakterien erhält ERC-Proof of Concept Grant

Dirk Schulze-Makuch ist Astrobiologe und erforscht schwerpunktmäßig potenzielle extraterrestrische Lebensräume.
Lupe

Mehr als 140.000 Menschen sterben jährlich an Vibrio cholerae, dem Krankheitserreger der Cholera – bis zu vier Millionen Menschen, so schätzt man, erkranken jedes Jahr weltweit daran. Häufig tritt sie als Seuche auf. Ursache sind oft durch dieses und andere pathogene Bakterien verseuchte Wasserressourcen. Dies trifft insbesondere in Ländern mit niedrigem Einkommen zu. Die aktuellen Nachweismethoden sind schwierig, langwierig und teuer. Eine Arbeitsgruppe des Zentrums für Astronomie und Astrophysik um Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch arbeitet im Projekt „PortPath. A Portable Device for Detecting Pathogens“ an einem völlig neuen Ansatz zum automatisierten Nachweis von Krankheitserregern, insbesondere von Cholera-Erregern und erhielt dafür jetzt einen Proof of Concept Grant des Europäischen Forschungsrates ERC.

„Die Nachweismethoden für diesen Erreger nach dem aktuellen Stand der Technik stellen sehr hohe Anforderungen an die Ausstattung und das Fachwissen der untersuchenden Person oder der Einrichtung. Der sichere positive Nachweis dauert in der Regel mehrere Stunden und ist sehr teuer“, erklärt Dirk Schulze-Makuch, der an der TU Berlin das Fachgebiet Astrobiologie mit dem Schwerpunkt Planetare Habitabilität am Zentrum für Astronomie und Astrophysik leitet. 

 

Mit dem Vorkommen und den Verbreitungswegen von Pathogenen, also Krankheitskeimen, beschäftigt sich der Astrobiologe bereits seit Längerem. Erst kürzlich veröffentlichte er die Ergebnisse einer Felduntersuchung, bei der seine Forschergruppe in Schlammvulkanen auf Trinidad gefährliche krankheitserregende Bakterienstämme fand, unter anderem solche, die als multiresistente Krankenhauskeime bekannt sind. Diese, so das Ergebnis, konnten nicht aus den Tiefen des Schlammvulkans stammen, sondern mussten durch Oberflächenwasser eingeschleppt worden sein, und bedrohen nun die Landwirtschaft des Landes und die Gesundheit der Menschen. Der Nachweis war mikrobiologisch aufwendig und elaboriert.

Die automatische Detektionseinheit „PortPath“ kann auch von Nichtmedizinern bedient werden

Der neue PortPath-Ansatz soll nun mit einer benutzerfreundlichen Software und preiswerter Hardware schnell und kostengünstig analysieren, ob in einer Wasserprobe Krankheitserreger vorhanden sind. Die Hardware beinhaltet jüngste Entwicklungen in der Computertechnologie, die Software benutzt Strategien maschinellen Lernens. „Wir legen bei der Entwicklung besonderen Wert darauf, dass die mobile ‚PortPath‘-Einheit auch von Nichtmedizinern und Laien bedient werden kann“, erklärt Schulze-Makuch. „So könnte sie auch gerade in ärmeren, von der Wasser-Kontamination betroffenen Ländern Verwendung finden.“

Mit der ERC-Förderung, die Projekte in der Phase der Prüfung der praktischen Anwendbarkeit und die Belastbarkeit von Geschäftsmodellen unterstützt, wollen die TU-Forscher nun, nachdem wichtige Komponenten von „PortPath“ bereits entwickelt sind, die konkrete technische Machbarkeit vaildieren und einen ersten Prototyp bauen sowie einen Businessplan für die wirtschaftliche Nutzung erarbeiten.

Weitere Forschungsschwerpunkte

Die Astrobiologie, mit der sich Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch beschäftigt, ist ein relativ neues Wissenschaftsgebiet. Er forscht auf diesem Gebiet bereits seit 2004 und kann auf einige aufsehenerregende Ergebnisse verweisen. Schwerpunktmäßig arbeitet der Geologe und Mikrobiologe zum Thema „Leben auf extraterrestrischen Planeten“, unter anderem gefördert durch einen Advanced Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) in Höhe von 2,5 Millionen Euro, mit dem er 2013 ausgezeichnet wurde. Der mögliche Lebensraum von Mikroben spielt dabei eine große Rolle. 

Das Großprojekt HOME (Habitability of Martian Environments) seiner Forschungsgruppe untersuchte in verschiedenen Schwerpunkten potenzielle Lebensräume auf dem Mars. Das PortPath-Projekt ist eine Seitenentwicklung von HOME, da grundsätzlich Technologien, die Mikroben in marsianischen Umgebungen detektieren sollen, auch nützlich sein können, um besonders pathogene Bakterien auf unserem Planeten aufzufinden. Ein anderes aktuelles Teilgebiet des HOME-Projektes beschäftigte sich mit den Grenzen biologischen Lebens unter Wasserknappheit. Die Feldforschung dazu findet in einem der trockensten Gebiete der Erde statt, in der Atacama-Wüste in Chile. Ein weiteres Projekt widmet sich der Frage, ob es auch auf dem Mond Leben gegebenen haben könnte. Seine Arbeitsgruppe hat Hinweise dafür gefunden, dass es vor mehr als drei Milliarden Jahren ein Zeitfenster gegeben haben könnte, in dem Leben auf dem Erdtrabanten möglich war. Die Ergebnisse wurden in der der Fachzeitschrift „Astrobiology“ veröffentlicht.  

Neben seiner Professur an der TU Berlin, eine gemeinsame Berufung mit dem Deutschen GeoForschungsZentrum Potsdam GFZ sowie dem Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB), ist Dirk Schulze-Makuch Adjunct Professor an der Arizona State und an der Washington State University sowie Präsident der Deutschen Astrobiologischen Gesellschaft e. V. 

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Weitere Informationen erteilt Ihnen gern:

Prof. Dr. Dirk Schulze-Makuch
Technische Universität Berlin
Zentrum für Astronomie und Astrophysik der TU Berlin
Planetarische Habitabilität and Astrobiologie

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