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Kalorimetrie ist eine sensitive Methode um Wärmeproduktion zu messen. Mikroorganismen, die sich durch serielle Zweiteilung exponentiell vermehren produzieren durch ihren Metabolismus eine steigende Wärmemenge und können mittels eines empfindlichen Instruments (Kalorimeter) entdeckt werden. Somit könnte die Diagnose einer Infektion über die Messung des Wärmeprofils von Krankheitserregern in Blut oder anderen Proben einen schnellen und zuverlässigen Nachweis darstellen.
Je früher und zuverlässiger die Diagnose einer Infektion bei Patienten erfolgt, desto besser sind die Heilungschancen, da die Therapie zielgerichtet und rasch erfolgen kann. Im umgekehrten Fall kann durch einen zuverlässigen Auschluss einer Infektion ein unnötiger Gebrauch von Antibiotika vermieden und somit einer Resistenzentwicklung entgegengewirkt werden. Beides kann zu einer deutlichen Reduktion der Kosten im Gesundheitswesen beitragen. Wenn sich die vielversprechenden Resultate der Vorversuche in der klinischen Praxis bestätigen sollten, könnte die Kalorimetrie zukünftig die vergleichsweise langsamen, arbeitsintensiven und ungenauen mikrobiologischen Diagnosemethoden ergänzen oder sogar ersetzen.

Durch eine substanzielle Anschubfinanzierung ermöglicht die Gebert Rüf Stiftung die Entwicklung von neuen diagnostischen Methoden zum Frühnachweis von Infektionen. Dabei handelt es sich um ein interdisziplinäres und innovatives Forschungsprojekt, mit einem beträchtlichen wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Potential. Die grundwissenschaftlichen Kompetenzen werden durch dieses Projekt in klinische und patientenorientierte Forschung mit modernster Technologie umgesetzt.
Das vorgelegte Projekt gehört zu den ersten, welche die schnelle Diagnostik von Infektionen aufgrund von direkter Wärmemessung von Mikroben basiert. Durch Förderung des Projektes durch die Gebert Rüf Stiftung konnten wir die Aufmerksamkeit von anderen Stiftungen, Forschungsgruppen und Industriepartner wecken. Die ermutigenden Ergebnisse von Voruntersuchungen zeigen das grosse Potential von einfachen, effizienten und anwendungsorientierten Ideen.

Die Kalorimetrie führt durch das neue Prinzip der Wärmemessung von wachsenden Mikroorganismen zur schnelleren und verbesserten Diagnose von Infektionen. Sie hat das Potential die jetzige mikrobiologischen Methoden zu ersetzen.
Ein schneller Nachweis von Mikroorganismen in entnommenen Körperflüssigkeiten konnte insbesondere bei infektiologischen Notfällen gezeigt werden, inkl. der septischen Arthritis und bakteriellen Meningitis. Die Diagnose einer Sepsis durch Nachweis von Mikroorganismen im Blut braucht weitere Entwicklung, da die Keimdichte kleiner ist und somit ein grösseres Blutvolumen notwendig ist, für welches ein modifizierter Kalorimeter notwendig ist (Ampullen mit 20 ml statt 4 ml).
Die Kalorimetrie hat einen besonderen Vorteil gegenüber konventionellen Methoden (sichtbares Wachstum in Fest- oder Flüssigmedien) bei anspruchsvollen Keimen (Schimmelpilze, anaerobe Bakterien) und langsam oder nicht-teilenden Mikroorganismen (Borrelien, Mykobakterien, Parasiten).
Neben schnelleren Nachweis von Mikroorganismen zeigte die Kalorimetrie zwei weitere Potentiale in der mikrobiologischen Diagnostik von Infektionen, welche in weiteren Projekten untersucht werden: (i) schnelle Resistenzprüfung (Messung der Wärmeproduktion in Gegenwart der antimikrobiellen Substanz) und (ii) die Identifikation (Wärmekurven-Profil charakteristisch für individuelle Mikroorganismen).

Achermann Y, Vogt M, Spormann C, Kolling C, Remschmidt C, Wüst J, Simmen B, Trampuz A: Characteristics and outcome of 27 elbow periprosthetic joint infection: Results from a 14-year cohort study of 358 elbow prostheses. Clin Microbiol Infect 2010; Epub ahead of print;
Clauss M, Trampuz A, Borens O, Bohner M, Ilchmann T: Biofilm formation on bone grafts and bone graft substitutes. Comparison of different materials by a standard in vitro test and microcalorimetry. Acta Biomater 2010; 6: 3791-3797;
Achermann Y, Vogt M, Leunig M, Wust J, Trampuz A: Improved diagnosis of periprosthetic joint infection by multiplex PCR of sonication fluid from removed implants. J Clin Microbiol 2010; 48: 1208.1214;
Baldoni D, Steinhuber A, Zimmerli W, Trampuz A: In vitro activity of gallium maltolate against staphylococci in logarithmic, stationary and biofilm growth-phase: Comparison of conventional and calorimetric susceptibility testing. Antimicrob Agents Chemother 2010; 54: 157-163;
Hunziker S, Hügle T, Schuchardt K, Groeschl I, Schuetz P, Mueller B, Dick W, Eriksson U, Trampuz A: The value of procalcitonin for differentiation of infectious from non-infectious causes of fever after orthopedic surgery. J Bone J Surg-Am 2010; 92: 138-148;
Baldoni D, Hermann H, Frei R, Trampuz A, Steinhuber A: Performance of microcalorimetry for early detection of methicillin-resistance in clinical isolates of Staphylococcus aureus. J Clin Microbiol 2009; 47: 774-776;
Trampuz A, Steinhuber A, Wittwer M, Leib SL: Rapid diagnosis of experimental meningitis by bacterial heat production in cerebrospinal fluid. BMC Infect Dis 2007; 7: 116;
Trampuz A, Salzmann S, Antheaume J, Daniels AU: Microcalorimetry - A novel method for detection of microbial contamination in platelet products. Transfusion 2007; 47: 1643-1650.

Die heisse Spur der Bakterien: Schweizer Forscher entwickeln einen Test, der Krankheitserreger schneller nachweisen kann, SonntagsZeitung, 8. April 2007;
Frühdiagnose bei Sepsis dank Kalorimetrie: Neues aus der Grundlagenforschung, Medical Tribune, 41. Jahrgang, Nr. 6, 8. Februar 2008;
Microbial biofilms – a special form of life on medical implants: Wissenschaft, Departement Biomedizin USB, DBM Facts, R. 3. 2008.