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Katalytische Aptazym-Reportersysteme zum Pilzsporennachweis

IGF 19702 N

Schimmelpilzbefall in Gebäuden stellt ein enormes wirtschaftliches Problem dar: Gemäß einer Kurzstudie des Instituts für Bauforschung e.V. und des Bauherren-Schutzbundes e.V. umfassen Schimmelpilzschäden mehr als 10 % aller Bauschadensfälle und eine Schadenssumme von ca. 4 Mrd. €/Jahr (allein an Wohngebäuden).

Schimmelpilze in Innenräumen sind ein hygienisches Problem und für immunsupprimierte Personen sogar eine ernste gesundheitliche Gefährdung. Der Pilzbefall ist in 80 % der Fälle nicht sichtbar; der Nachweis bzw. die Quantifizierung von Schimmelpilzsporen in der Raumluft erfolgen derzeit üblicherweise mittels aufwendiger und zeitintensiver mikrobiologischer Methoden.

Vor diesem Hintergrund wurde ein Nachweis für Pilzsporen in der Raumluft auf Basis katalytischer Aptazym-Reportersysteme entwickelt: Dazu wurden Aptamere identifiziert, die sich gegen die Zielstrukturen b-Glukan bzw. Chitin in der pilzlichen Zellwand richten. Durch Kopplung der Aptamere mit einem trans-agierenden DNAzym (z.B. DET22-18) wurden verschiedene Aptazyme generiert.

Als Reporter dienten DNAzymsubstrate mit Nachweisdomäne, bei denen die Schnittstelle zwischen einem Fluorophor und einem Quencher liegt. Bei Substratspaltung durch die DNAzymdomäne der an Pilzsporen über ihre Aptamerdomäne gebundener trans-agierender Aptazyme kam es zur Generierung eines Fluoreszenzsignals.

Durch mikroskopische Analyse mit Aptazymen belegter Sporen nach Inkubation mit Substrat ließ sich nachweisen, dass eine Substratspaltung an der Sporenoberfläche erfolgte. Durch die Trennung von Fluorophor und Quencher bei Substratspaltung begannen die Sporen zu fluoreszieren. Ein fluoreszenzmikroskopischer Nachweis sowie eine Quantifizierung der Pilzsporen mittels katalytischer Aptazym-Reportersysteme erwiesen sich somit als möglich.

An aus der Raumluft gesammelten und exemplarisch untersuchten bakteriellen Keimen konnte keine Bindung des β Glukan- und Chitin-Aptamers bzw. der Aptamerdomäne der entwickelten Aptazyme nachgewiesen werden.

Ein solches Früherkennungssystem würde Unternehmen aus dem Bereich der Gebäudereinigung bzw. des Facility Managements in die Lage versetzen, erhöhte Konzentrationen an Pilzsporen in der Raumluft eigenständig nachzuweisen bzw. möglichst frühzeitig zu erkennen und umgehend Gegenmaßnahmen einzuleiten. Durch rechtzeitige Entfernung von Schimmelpilzbefall können Sanierungs- und Folgekosten minimiert und gemäß dem Vorsorgeprinzip gesundheitliche Belastungen durch eine dauerhafte Exposition verhindert werden.

Der Forschungsbericht ist auf Anfrage bei der FRT erhältlich.

Das IGF-Pro­jekt 19702 N der For­schungs­ver­ei­ni­gun­gen Eu­ro­päi­sche For­schungs­ge­mein­schaft Rei­ni­gungs- und Hy­gie­ne­tech­no­lo­gie e.V., Cam­pus Fich­ten­hain 11, 47807 Kre­feld, wurde über die AiF im Rah­men des Pro­gramms zur För­de­rung der in­dus­tri­el­len Ge­mein­schafts­for­schung und -ent­wick­lung (IGF) vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Wirt­schaft und En­er­gie auf­grund eines Be­schlus­ses des Deut­schen Bun­des­ta­ges ge­för­dert.