Quantitative Polymerase-Kettenreaktion (qPCR)-basierte Schnelldiagnose von Helicobacter pylori-Infektion und Antibiotikaresistenz

H. pylori ist ein spiralförmiges, hochbewegliches, gramnegatives Bakterium, das hauptsächlich in der Pylorusregion des Magens^{lebt 1}. Es handelt sich um einen weit verbreiteten Krankheitserreger, der fast 50 % der Weltbevölkerung infiziert². Die meisten Menschen mit einer H. pylori-Infektion haben keine klinischen Manifestationen, und die meisten entwickeln nach mehreren Jahren der Infektion verschiedene Krankheiten, darunter chronische Gastritis, Magengeschwüre, Magengeschwüre und Magenkrebs³. In mehreren Studien, die auf verschiedenen Populationen basierten, wurde die Wirksamkeit der Eliminierung von H. pylori zur Vorbeugung von Magenkrebs und Krebsvorstufen nachgewiesen ^4,5. Daher hat die Internationale Agentur für Krebsforschung der Weltgesundheitsorganisation (WHO) die Ausrottung von H. pylori als vorbeugende Maßnahme empfohlen⁶.

Der Einsatz nicht-invasiver Methoden zur Identifizierung einer H. pylori-Infektion ist für die meisten Personen mit asymptomatischer Dyspepsie eine Schlüsselkomponente der Behandlung. Der Harnstoff-Atemtest (UBT), der H. pylori-Stuhlantigentest (SAT) und serologische Tests sind beliebte nichtinvasive Techniken. Unter diesen ist die UBT das am wenigsten einschneidende und genaueste Verfahren, das es gibt. UBT verwendet Urease, die in H. pylori reichlich vorhanden ist, um isotopenmarkierten Harnstoff zu Ammoniak und Kohlendioxid (13C oder 14C) zu hydrolysieren. Im Gegensatz dazu ist der immunchromatographische Assay (ICA)⁷ für die Probenahme bequem, einfach und nicht-invasiv. Die Genauigkeit des Tests wird jedoch von mehreren Faktoren beeinflusst, wie z. B. der Qualität der Stuhlprobe, der Temperatur und dem Intervall zwischen der Probenentnahme und dem Test. Ein weiterer Test, der auf der Immunantwort basiert, ist der H. pylori-Antikörpertest im Serum, der Antikörper im Serum eines Patienten nachweist. Dieser Test eignet sich jedoch nicht für die Analyse nach der Behandlung, da die Antikörper noch lange nach der Beseitigung der Bakterien vorhanden sind⁸. Ein weiterer großer Nachteil ist, dass diese Methoden nur eine H. pylori-Infektion diagnostizieren und keine Arzneimittelresistenztests zur Steuerung einer sensitivitätsbasierten Behandlung ermöglichen.

Für invasive Testmethoden muss das Magenbiopsiegewebe endoskopisch entnommen und anschließend histologisch, mit dem Urease-Schnelltest und der Bakterienkultur behandelt werden. Auch diese Testmethoden sind aufgrund mehrerer Faktoren sehr eingeschränkt. Derzeit sind diese Techniken auf ältere Patienten, Patienten mit hohem Risiko für präkanzeröse oder bösartige Erkrankungen und Patienten beschränkt, bei denen die Erstlinientherapie der gastroösophagealen Refluxkrankheit oder einer H. pylori-Infektion versagt hat⁹. Zweitens erreicht die Erfolgsrate der Bakterienkultur aufgrund der einzigartigen Wachstumseigenschaften von H. pylori nur 50 %¹⁰. Molekulare Nachweismethoden bieten daher neue Hoffnung, um die hohen Anforderungen invasiver Nachweismethoden zu überwinden und eine sensitivitätsbasierte Behandlung zu steuern. Unter den molekularen Nachweismethoden hat sich die quantitative PCR in den letzten Jahren enorm weiterentwickelt. Im Gegensatz zur herkömmlichen PCR erfordert die qPCR keine Gelelektrophorese und quantifiziert DNA/RNA in Proben genau, indem Primer und Sonden in der Annealing-Phase hinzugefügt werden. qPCR-Kits zum Nachweis von H. pylori-Infektionen und Arzneimittelresistenzen sind jetzt im Handel erhältlich. Dennoch hat jede Methode ihre Grenzen; Daher sollten die klinische Diagnose und Behandlung eines Patienten in Verbindung mit seinen Symptomen, Anzeichen, seiner Anamnese, anderen Labortests und dem Ansprechen auf die Behandlung betrachtet werden.

Derzeit ist die primäre Methode zur Behandlung von H. pylori-Infektionen die Einnahme von Antibiotika, aber in letzter Zeit wird es aufgrund der Zunahme von Antibiotikaresistenzen immer schwieriger, diese Infektionen zu behandeln. In der Folge wurde weltweit ein deutlicher Rückgang der Wirksamkeit der Behandlung von H. pylori beobachtet, was die Ausrottung von H. pylori zu einem großen Problem für die öffentliche Gesundheit macht¹¹.

Clarithromycin und Levofloxacin sind die beiden Breitbandantibiotika, die zur Behandlung von Infektionen eingesetzt werden, die durch H. pylori verursacht werden, aber mehrere Studien haben eine weit verbreitete Resistenz gegen diese beiden Medikamente in H. pylori-Isolaten berichtet. A2143G, A2142G und A2142C sind drei der zahlreichen Punktmutationen, die im 2,9 kb 23S rRNA-Gen gefunden wurden und zu einer Clarithromycin-Resistenz führen, indem sie die Bindung des Makrolids verhindern. Gleichzeitig befinden sich die Mutationsorte des Levofloxacin-Resistenzgens hauptsächlich in den sechs Mutationsstellen (A260T, C261A, T261G, G271A, G271T, A272G) des gyrA-Gens ¹². Die Entdeckung dieser Resistenzmechanismen, die auf genetischen Mutationen beruhen, hat zu einer allmählichen Verlagerung des Nachweises von H. pylori durch kulturbasierte Studien hin zu molekularen Tests geführt.

Insgesamt besteht ein dringender klinischer Bedarf an einer nicht-invasiven, effektiven und simultanen diagnostischen Methode zum Nachweis von H. pylori-Infektionen und Arzneimittelresistenzen. Wir haben eine kombinierte String-Test- und qPCR-Methode eingesetzt, um die Schwierigkeiten bei der Probenahme zu überwinden und das Ziel des gleichzeitigen Nachweises von H. pylori-Infektionen und Arzneimittelresistenzen mit verschiedenen Primersonden zu erreichen.