Microarray for Salmonella serotyping

Salmonellen gehören weltweit zu den wichtigsten Pathogenen, die Lebensmittel-Infektionen verursachen (Herikstad et al., 2002). Es wurde bereits eine Vielzahl von Typisierungsmethoden entwickelt um die Verursacher und Quellen für Salmonellosen zu identifizieren und um die Epidemiologie des Erregers zu untersuchen. Zur Charakterisierung von Salmonellen wird meist die Serotypisierung herangezogen, wobei Unterschiede in den Geißelantigenen (H1 und H2 Proteine) und in einem Oberflächen-Lipopolysaccharid (O Antigen) zu Grunde liegen. Die Serotypisierung ist sehr zeitaufwendig, erfordert die Anwendung von mehr als 250 Seren, und ist daher nicht in allen Labors verfügbar. Weiters sind nicht alle Seren kommerziell erhältlich, und die Qualität ist nicht immer zufriedenstellend. Alternativen, DNA-basierten Methoden, mit denen Salmonella Unterarten und Serotypen zuverlässig und schnell typisiert werden können, werden daher dringend benötigt. Molekulare Methoden sind auch auf Grund der höheren Stabilität und leichteren Herstellung von Oligonukleotiden leichter zu standardisieren. Mikrobielle, diagnostische Mikroarrays (auch Identifizierungs-Mikroarrays, Gentypisierungs-Mikroarrays, phylogenetische Oligonukleotidarrays oder Phylochips genannt) erlauben eine Paralleldetektion und -identifizierung einer Vielzahl von Mikroorganismen. Mikrobielle, diagnostische Mikroarrays stellen ein neues, sich sehr rasch entwicklendes Forschungsgebiet in der Mikrobiologie dar. Erste Entwicklungen, die auch in unserem Labor durchgeführt wurden, zeigten das enorme Potenzial dieser neuen Technologie. Allerdings weisen die derzeitigen Microarrays auch noch etliche Mängel wie unzureichende Sensitivität, Spezifizität, Schnelligkeit und Auflösung auf. Daher müssen diese Eigenschaften durch weitere Entwicklungen verbessert werden, um das volle Potenzial dieser Technologie auszuschöpfen. "Locked nucleic acid (LNA)" ist ein neues DNA/RNA Homolog, das ein erhöhtes Hybridisierungspotenzial aufweist. Die Chemie von LNAs ist kompatibel mit der Chemie von DNA/RNA und daher können Bestandteile bestehender Oligonukleotidsonden durch LNAs ersetzt werden. Die Evaneszenzfeld-Technologie erlaubt durch Fokussieren auf eine dünne Schicht ein on-line Monitoring der Hybridisierung auf der Oberfläche eines Microarrays. Dabei werden Signale durch ungebundene, aber markierte Moleküle nicht erfasst. Durch das parallele, on-line Monitoring einzelner Hybridisierungen wird ein Signal für jede einzelne Sonde generiert. Basierend auf unseren ersten Microarray Entwicklungen soll in diesem Projekt diese Technologie mittels Verwendung von LNAs und Evaneszenzfeld-Messungen verbessert werden. Diese Verbesserungen werden zur Entwicklung eines Microarrays eingesetzt, der eine Hochdurchsatztypisierung von Salmonellen zulässt. Der entwickelte Microarray soll mit Salmonella Stämmen aus europäischen Referenzlabors validiert werden.