Donnerstag, 17. Januar 2019 20:20 Uhr
Die beiden Gründer mit ihrem Detektionsgerät CellStream: Hans-Anton Keserue und Daniel Schaffhauser.

 

Prüfung im Schnelldurchlauf

rqmicro  Die Schweiz ist Sinnbild für frische Luft und sauberes Wasser. Tatsächlich lauern in unserem Leitungswasser aber gefährliche Legionellen, die zu schweren Lungenentzündungen führen können. Ein Spin-Off der ETH Zürich hat nun ein Gerät entwickelt, das diese schnell aufspüren und analysieren kann.

 

Text Anouk Arbenz


Geht es um Krankheitserreger, ist Zeit essenziell. Schlagzeilen machten im Jahr 2013 Bakterien der Gattung Legionella, von denen bei einem schweizweiten Test 25 von 40 Hotels betroffen gewesen sein sollen. Die sogenannte «Legionärskrankheit» trat zum ersten Mal im Jahr 1976 bei amerikanischen Legionären auf, die sich in einem Hotel in Philadelphia angesteckt hatten. Sie ist eine durch Tröpfcheninfektion verursachte, schwere Lungenentzündung und kann im schlimmsten Fall zum Tod des Betroffenen führen. Die Erreger kommen in fast allen wässerigen und feuchten Umgebungen vor und können sich besonders gut in stehendem Wasser vermehren – Kühltürme sind daher ein häufiges Angriffsziel. Das wärmeliebende Bakterium fühlt sich bei Temperaturen zwischen 25 und 45 Grad Celsius pudelwohl, weshalb Legionellen auch in Wasserleitungen, Wasserhähnen, Duschköpfen, Whirlpools oder lüftungstechnischen Anlagen anzutreffen sind.
Auffällig ist, dass sich die Zahl der Fälle jedes Jahr erhöht hat: 2015 waren rund 100 Personen mehr betroffen als 2014, für 2016 wird ein weiterer Anstieg erwartet. Damit sind aktuell 4.68 von 100000 Personen in der Schweiz von Legionellose betroffen. Ein Grund für den Anstieg ist der Trend zum Energiesparen und das Energieprogramm Schweiz zur Förderung von Minergie-­Bauten. Dadurch, dass die Temperatur in den Boilern von 80 Grad auf bis zu 40 Grad Celsius gesenkt wird, finden Legionellen eine ideale Wachstumsgrundlage vor. 


Mangelhafte Standardmethode
Will ein Hotel, das von Legionellen befallen wurde, wissen, ob es alle Erreger abgetötet hat oder herausfinden, wo die Aus­bruchsstelle liegt, wird in einem ­Mikrobiologielabor ein Test zur Legionellendetektion durch­geführt. Die Laboranten geben die Wasserproben auf Petrischalen mit einem Nährmedium und warten schliesslich zehn Tage. Stellen sie fest, dass etwas gewachsen ist, überprüfen sie in einem zweiten Schritt, ob es sich dabei auch wirklich um Legionellen handelt. Die Durchführung des gesamten Tests nimmt damit 12 bis 14 Tage in Anspruch. Zwei Wochen, in denen das betroffene Hotel oder Unternehmen nicht reagieren kann, weil es auf die Antwort aus dem Labor ­warten muss. In der Zwischenzeit können die ­Schäden bereits enorm sein. Industrie­standorte, Hotels und andere Gebäude müssen geschlossen respektive lahmgelegt werden. Dabei leidet nicht nur das Image des Hauses, es droht auch ein wirtschaftlicher Schaden.
Ein weiterer Schwachpunkt der Standardmethode ist seine Ungenauigkeit: Der Test kann zwar sagen, ob es sich bei den Zellen um Legionellen handelt, gezählt werden aber nur jene, welche auf der Petrischale auch wachsen. Doch selbst wenn kein Wachstum auf der Platte festzustellen ist, können noch lebende Zellen vorhanden sein, die einige Wochen später erneut zu einer Infektion führen können.

 
Die Nadel im Heuhaufen finden
rqmicro, ein dreijähriges Spin-Off der ETH Zürich, hat sich des Problems angenommen und präsentiert eine Lösung, die nicht nur sehr viel schneller ist, sondern auch präziser. Mittels durchflusszytometrischer Detektion wird jede einzelne Zelle gezählt und auf ihren Zustand hin analysiert. Ihre Methode basiert auf der immunomagnetischen Separation der Zellen. Magnetische Nanopartikel, welche mit eigens dafür hergestellten Antikörpern überzogen sind, binden sich an die  gesuchten Zellen. Diese können dann per Magnetfeld aus der Masse herausgezogen werden. Zusätzlich werden die Zellen mit verschiedenen Farbstoffen versehen, sodass diese per Laserstrahl sofort erkannt werden können. So kann unterschieden werden, ob es sich bei der Zelle um eine lebende oder eine tote Zelle handelt. 
rqmicro hat dazu ein tragfähiges Gerät entwickelt, das in der Lage ist, vier Tests auf ein Mal durchzuführen und das auch von Laien bedient werden kann. Hans-Anton Keserue, CEO von rqmicro: «In spezialisierten Labors geht es heute vielfach darum, dass etwas einfach anzuwenden ist. Dieser Aspekt ist uns sehr wichtig, weshalb wir ein intuitiv bedienbares Gerät entwickelt haben.» CellStream, die erste Geräteserie, ermöglicht es Laboren, welche schon über eine Detektionslösung verfügen, die Probenaufbereitung für verschiedenste Anwendungen um ein Vielfaches zu beschleunigen. Eine weitere Geräteserie wird dann die Detektion integrieren, um damit auch die vielen Labore zu erreichen, welche kein eigenes Durchflusszytometer betreiben.


Schluss mit Rückrufaktionen
Dasselbe Prinzip funktioniert auch bei Lebensmitteln. Tobias Schaad, COO: «Hier sind wir dabei, verschiedene Tests zu ­entwickeln. Im Prinzip werden aber alle Lebensmittel homogenisiert, das heisst, auch ein Hamburger kann flüssig gemacht und ähnlich gehandhabt werden wie eine ­Wasserprobe.» Mithilfe ihrer schnellen Detektionsmethode könnten sich viele Hersteller imageschadende Rückrufe von bestimmten Produkten ersparen. Standardtests im Lebensmittelbereich dauern bis zu fünf Tage: «Kostbare Zeit, während der das Produkt in der Quarantäne wartet oder doch schon ausgeliefert wird», erklärt Schaad. Ein sofortiges Ergebnis nach der Produktion senke sowohl logistische Kosten und wirke negativer PR für den Hersteller entgegen. 


Deutschland und China am Haken
Lebensmittel- und Wasserqualität ist in China ein prominentes Thema. Auch Privatpersonen sind an Messmethoden wie der von rqmicro interessiert. «Sie wollten mich schon fast nicht mehr gehen lassen», sagt Keserue über seinen Chinabesuch. «Das Vertrauen gegenüber der Qualität von Wasser oder Lebensmitteln ist dort gering, während man in der Schweiz davon ausgeht, dass das Wasser sauber ist.» Ein interessanter Absatzmarkt für das Jungunternehmen ist auch Deutschland: Vermieter, deren zentraler Warmwasserspeicher oder Durchlauferhitzer mehr als 400 Liter fasst, müssen dort seit 2013 einmal jährlich einen Legionellentest durchführen. Das Gesetz wurde eingeführt, als 2013 eine Legionellen-Epidemie in Warstein ausbrach, die 160 Infizierte und drei Todesfälle zur Folge hatte. Keserue: «Seither ist der Markt im Legionellen-Bereich in Deutschland explodiert.»

 
Hohe Dunkelziffer vermutet
Keserue vermutet, dass viele Leute, die an einer durch Legionellen verursachten Lungenentzündung erkrankten oder sogar starben, in der Statistik nicht aufgeführt sind. Besonders in Altersheimen frage man nicht nach, wenn eine ältere Person an einer Lungenentzündung gestorben sei. Dies müsse sich ändern, findet Hans-Anton Keserue: «Heute kann man nachweisen, woran jemand gestorben ist.» Auch Tobias Schaad ist der Meinung, dass wir solche Wissenslücken schliessen müssen: «Wir wollen immer mehr erfahren über unsere Umwelt, sammeln immer mehr Daten. Wir können genau messen, wie viel Energie wir verbrauchen, wir zählen unsere Schritte, messen unseren Blutwert. Aber das Wasser, das wir täglich brauchen, das wir trinken und mit dem wir uns waschen, ist vergleichsweise wenig erforscht.»
Die grösste Herausforderung bestehe für das Startup nun darin, bei der Marktein­führung die Äquivalenz zur Standardmethode aufzuzeigen und auch den Gesetzgebern klarzumachen, dass die Richtlinien, welche sich auf die Standardmethode beziehen, angepasst werden müssten. Keserue: «Viele Kunden richten sich bei ihren Messungen nach den Richtlinien zur Standardmethode. Obwohl unsere Methode viel sensitiver und genauer ist, muss sie also erst Eingang ins Gesetz finden, um sich etablieren zu können.»


Wirksame Desinfektions- und Sanierungsstrategien
Das innovative Verfahren von rqmicro erlaubt es, neue, verbesserte und nachhaltige Desinfektions- und Sanierungsmassnahmen für Gebäude zu entwickeln und Produkteigenschaften in der Gebäudetechnik zu optimieren. Zusammen mit der Georg Fischer JRG AG arbeitet rqmicro deshalb an neuen Desinfektions- und Sanierungsstrategien. Dafür werden Hausinstallationsmodelle mit den Legionellen oder anderen Bakterien kontaminiert und anschliessend wieder desinfiziert, um Erfolg und Nachhaltigkeit der angewandten Strategie zu überprüfen. Untersucht wird dabei auch das Vorkommen von Legionellen in Biofilmen an Grenzflächen. Die kurze Analysezeit, die rqmicro dafür benötigt, ermöglicht eine rasche und effiziente Durchführung der Experimente.

VZH