DNA-Schnelltest bei Gewässerverunreinigung

tu-wien-csm_dna_teststreifenNeues DNA-Schnelltestverfahren identifiziert schnell und kostengünstig die Ursache von Gewässerverschmutzung. Entwickelt wurde dieses Testverfahren an der TU-Wien. Foto: Analyseergebnisse von Wasserproben mit unterschiedlichen Kontaminations-Konzentrationen: Zwei Striche sind der Nachweis einer Verunreinigung; (c) TU-Wien.

Gesundheitsrisiko Nr. 1 – verunreinigtes Wasser

Verunreinigungen des Wassers zählen weltweit zu den größten Gesundheitsrisiken. Um im Fall fäkaler Verunreinigungen das Problem rasch lösen zu können, muss man möglichst schnell die Ursache feststellen: Handelt es sich um Verunreinigungen aus der Landwirtschaft? Oder um Abwässer aus der Kanalisation?
An der TU Wien wurde ein einfaches Verfahren entwickelt, mit dem man Wasserverunreinigungen durch Wiederkäuer mit Hilfe simpler DNA-Tests direkt vor Ort nachweisen kann.

Bakterien legen die Fährte

Schon bisher gab es Methoden, die Herkunft fäkaler Verunreinigungen im Wasser auf DNA-Basis zu untersuchen. Allerdings waren diese Methoden kompliziert, teuer und zeitaufwändig: Man musste Proben nehmen, sie in ein Labor schicken und dort genetisch untersuchen. „Bestimmte Bakterien finden sich nur in den Fäkalien ganz bestimmter Tierarten. Wenn man Proben auf DNA-Abschnitte dieser Bakterien untersucht, kann man daher genau sagen, von welchem Lebewesen die Verunreinigungen stammen“, erklärt Georg Reischer vom Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik und technische Biowissenschaften der TU Wien. „Es gibt zum Beispiel Bakterien, die ganz typisch sind für das Darm-Mikrobiom von Wiederkäuern. Findet man ihre DNA in einer Wasserprobe, hat man es höchstwahrscheinlich mit Verunreinigungen durch Kühe auf der Weide zu tun.“

Die Idee, ein einfaches Testverfahren auf Basis dieser Methode zu entwickeln, entstand an der TU Wien schon vor einigen Jahren, allerdings war es gar nicht so einfach, die Nachweismethode so anzupassen, dass sie zuverlässig und schnell funktioniert und sich durchführen lässt, auch ohne spezielles biotechnologisches Fachwissen.

Erste Testgeräte kommen auf den Markt

Foto: (c) tu-wien-csm_dna_teststreifenNun ist die Technologie ausgereift, wurde in einem Fachjournal publiziert und soll in Form eines einfachen Testgeräts auf den Markt kommen. „Die Bakterien werden zerstört, die DNA wird gezielt vervielfältigt, und dann mit einem simplen Streifen nachgewiesen, ähnlich wie bei einem Schwangerschaftstest“, sagt Georg Reischer. „Im Grunde ist diese Technik auf ganz unterschiedliche Bakterien und Viren übertragbar, aber wir konzentrieren uns derzeit auf den Nachweis von gefährlichen Keimen im Wasser, weil das ein besonders verbreitetes Problem ist.“ Foto: Synthetisierte 13-nm Goldnanopartikel VOR (links) und NACH (rechts) der Funktionalisierung mit spezifischen DNA-Detektorsonden, die der Signalgebung am Streifentest dienen; (c) TU-Wien

Entwickelt wurde die Technik von der TU Wien gemeinsam mit dem Department für Agrarbiotechnologie Tulln der Universität für Bodenkultur und im Rahmen des Interuniversitären Kooperationszentrum Wasser und Gesundheit. Der nächste Schritt ist die Entwicklung eines Prototypen, derzeit wird noch nach Industriepartnern gesucht. Das Messgerät soll um wenige hundert Euro zu haben sein.

Originalpublikation: Kolm et al., Nature Scientific Reports, volume 9, Article number: 393 (2019)
https://www.nature.com/articles/s41598-018-36749-7

Kontakt:
Dr. Georg Reischer
Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik
und technische Biowissenschaften
Technische Universität Wien
Gumpendorfer Straße 1a, 1060 Wien
T: +43-1-58801-0
georg.reischer@tuwien.ac.at

Dipl.-Ing. Claudia Kolm
Institut für Verfahrenstechnik, Umwelttechnik
und technische Biowissenschaften
Technische Universität Wien
Gumpendorfer Straße 1a, 1060 Wien
claudia.kolm@tuwien.ac.at

Quelle: TU Wien
(GZ)
Foto: (c) TU Wien

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