Risikomanagement in der TrinkwasserHausinstallation

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1 Risikomanagement in der TrinkwasserHausinstallation RiMaTH FKZ 02WRS1276A

2 RiMaTH 2 Motivation und Ziel Legionellen: im Wasser lebende gramnegative Bakterien, potenziell humanpathogen bedeutenster Erreger: Legionella pneumophila Erkrankungsformen: Pontiac-Fieber und Legionellose (Legionärskrankheit (LK)) Inzidenz von LK in Deutschland: 0,5/ Einwohner, Letalität von 7,7 % multimedia/45/61/213/ jpg Übertragung: durch Aerosole Infektionsquellen: Leitungssysteme zur Warmwasserverteilung (sanitäre Einrichtungen, Duschen) à Entwicklung eines Gesamtsystems zum Schnell- nachweis für bakterielle Kontaminationen à Begleitung von Sanierungsvorhaben uploads/2010/12/legionelle.jpg

3 RiMaTH Arbeitsschwerpunkte 3

4 INSTITUT für PHOTONISCHE TECHNOLOGIEN 4

5 IPHT Jena Plattform für on-chip-real-time PCR und Schmelzkurvenanalyse 5 Detektions- und Schmelzkurve Geeignetes System für Methoden- und Protokollentwicklung für on-chip real-time-pcr und Schmelzkurvenanalyse Ausblick: Integration eines PCR-Chips und eines Inversmikroskopes für sprektralaufgelöste real-time-pcr-detektion Schmelzkurvenanalyse thermisch kontrollierte, homogene Hybridisierungsassays mit Fluoreszenz-Sonden

6 IPHT Jena Chip-Technologien Nachweis von pathogenen Keimen 6 modularer Aufbau: Abbilden der gesamten Analysenprozesskette (Probenaufbereitung, miniaturisierte PCR, elektr. Chipdetektion, Datenmanagement) Vermeidung von möglichen Kontaminationen im Gesamtsystem verschiedene Chiplayout

7 IPHT Jena Chip-Technologien Nachweis von Pflanzenpathogenen Aufbau eines kombinierten PCR- und DNA-Chips zur schnellen Identifikation Identifikation von 7 Arten (P. ramorum; lateralis; hibernalis; kernoviae; citricola; cinnamomi; alni) Zeit [min] S. Julich et. al, Biosens Bioelect, 2011, 26,

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9 Analytik Jena Life Science 9 Nukleinsäureanalytik Probenvorbereitung ist wesentlicher Schritt zum Nachweis Verschiedene Ausgangsmaterialien Nahrungsmittel, Blut, Stuhl, Erde,... Tupferabstriche Nukleinsäureaufreinigung Manuell oder automatisch Homogenisatoren, Thermoshaker DNA-Isolierung Hohe Ausbeuten Besondere Reinheit

10 Analytik Jena Life Science 10 Liquid handling Manuell oder automatisch FastTrans, MiniPep Uno, FastPrep 96 Amplifizierung & Hybridisierung Thermocycler-AlphaSC, SpeedCycler² rapidpcr mit bis zu 15 C/sec Doppel Blöcke Automatisierte Deckel Nachweis Fluoreszenz Endpunkt Detektion Lateral flow Streifen (LFS) Hohe Sensitivität Schnelle Ja/Nein Aussage Ready-to-use Kits

11 Analytik Jena im Projekt RiMaTH Erfahrungen im mobilen Erregernachweis Das MobiLab PCR basierter Erregernachweis vor Ort Probenvorbereitung und innovative PCR in einem Koffersystem 11

12 Analytik Jena im Projekt RiMaTH Kompetenzen RiMaTH Innovative Lösungen zur PCR PCR-Kartusche im Nachweissystem Optisches Know-how / Fluoreszenzdetektion Real-Time-PCR Breites Probenvorbereitungsspektrum Probenbehandlung und Extraktion aus Wasserproben An Gerätesysteme optimierte Kitlösungen Nachweiskit für hygienerelevante Organismen im Trinkwasser Systemintegration Demonstratorsystem für Hygienekontrolle 12

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14 Die BioSolutions Halle GmbH 14 kleines Biotechnologieunternehmen (10 Mitarbeiter) Aninstitut der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Gesellschafter Martin-Luckner-Stiftung Firmensitz: Weinbergcampus Biozentrum Molekulare Diagnostik Präklinische Substanzforschung Neue Wirkstoffe Analyse, Isolation, Synthese und Derivatisierung von Naturstoffen Nachakademische Qualifizierung

15 Die BioSolutions Halle GmbH Abteilung Molekulare Diagnostik 15 Zecken-Diagnostik Nachweis durch Zecken übertragener Krankheitserreger Borrelien, Rickettsien, Anaplasma, Babesien Dental-Diagnostik für Zahnärzte Nachweis relevanter bakterieller Parodontitis- und Karieserreger Molekularbiologische Identifizierung von Keimen Identifizierung von Bakterien, Hefen und Schimmelpilzen

16 Die BioSolutions Halle GmbH Expertise im Projekt RiMaTH 16 Expertise BSH: langjährige Erfahrungen auf dem Gebiet der nukleinsäurebasierten Identifizierung von Mikroorganismen Entwicklung 16S rrna-basierter art- bzw. gattungsspezifischer Oligonukleotidsonden 16S rrna-basierter Nachweis von Bakterien mittels Sandwich-Hybridisierung Entwicklung vermarktungsfähiger Produkte zur Identifizierung von Mikroorganismen in der Routinediagnostik

17 Die BioSolutions Halle GmbH Expertise im Projekt RiMaTH 17 Arbeitsschwerpunkte: Definition von Zielgenen für Nachweis und Aktivitätsbestimmung von Legionellen und Pseudomonaden Entwicklung von spezifischen Oligonukleotidsonden zum DNA- und RNA-basierten Nachweise von Legionellen und Pseudomonaden für Einzel- und Multiplexnachweise Anpassung der entwickelten Nachweisverfahren an die chipbasierten Technologieplattformen (PCR-Array, Real-Time-Multiplex-PCR) Optimierung der entwickelten Nachweisverfahren hinsichtlich Spezifität und Sensitivität Validierung der entwickelten chipbasierten Nachweistechnologien (Spezifität, Sensitivität, Quantifizierbarkeit)

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19 Umweltbundesamt Aufgaben der Trinkwasserabteilung des Umweltbundesamtes 19 wissenschaftliche Beratung des Bundesministeriums für Gesundheit Trinkwasserverordnung Badewasser, Badegewässer wissenschaftliche Beratung von Bundesländern und anderen öffentlichen Einrichtungen (z.b. Gesundheitsämtern) gesetzliche Aufgaben: Träger von Trinkwasserkommission und Badewasserkommission Bericht an die europäische Kommission Test der Wirksamkeit von Desinfektionsverfahren Zulassung von Additiven und Desinfektionsmitteln Zulassung alternativer mikrobiologischer Nachweisverfahren

20 Umweltbundesamt Expertise UBA Trinkwassermikrobiologie 20 Einfluss auf Referenzmethoden in der TrinkwV Beratung des Bundesministeriums für Gesundheit bei Gesetzesvorlagen Vorsitz bei allen relevanten Gremien DIN und ISO (Referenzverfahren sind in der Regel DIN, EN oder ISO-Normen) Erfahrung mit Methoden, die sich noch in der Entwicklung befinden (z.b. Normenentwürfe, alternative Methoden vor der Zulassung) Erfahrung mit risikobasierten Ansätzen WHO Collaboration Center Aktive Mitarbeit bei WHO Guidelines for Drinking Water Quality und Ergänzungsmonografien, z.b. zu Water Safety Plans (WSP) Co-Autorenschaft bei WHO-Publikation WSP in buildings Starke Vernetzung in regelsetzenden Gremien (DIN, DVGW, VDI) u.a. zur Trinkwasserhygiene in Gebäuden

21 Umweltbundesamt Beitrag zu RiMaTH 21 Probennahmen in ca. 100 Gebäuden mit Großanlagen unterschiedlicher Nutzung einschließlich Festlegung der Probennahmestellen Untersuchungen auf Legionellen mit Referenzmethode gemäß Trinkwasserverordnung (Kultur) Real time PCR Beratung von Betreibern, Gesundheitsbehörden und Nutzern Bewertung Risikokommunikation Follow up Entwicklung von Konzepten zur Schulung von Betreibern und Gesundheitsbehörden zur Durchführung von Gefährdungsanalysen Bereitstellung von Trinkwasserproben mit Legionellen für die Projektpartner Einsatz der Entwicklungen der Projektpartner bei der Überwachung und ggf. Sanierung von Trinkwasser-Installationen in Gebäuden, Schulung der Nutzer, Feedback für die Entwickler

22 22 Institut für Physikalische Chemie Friedrich-Schiller-Universität Jena Raman-spektroskopische Identifizierung von Wasserpathogenen Dragana Kusic, Bernd Kempe, Petra Rösch, Jürgen Popp

23 Universität Jena IPC 23 N F N O COOH Charakterisierung zellulärer Komponenten und ihre Interaktion mit pharmazeutischen Wirkstoffen Identifizierung von Mikroorganismen Online-Monitoring von pharmazeutischen Wirkstoffen in kleinen Konzentrationen Lokalisierung und Identifizierung von molekularen Markern für Krankheiten VWF complex /pdb/explore HN

24 Universität Jena IPC Identifizierung von Kontaminationen im Wasser 24 Übernachtkultur ~ 16h exc 532 nm Expon. Phase ~ 90 min Inkubation in Wasser ~72h Integrationszeit: 20s pro Zelle CFDA Sampling Probenpräparation Messung Zeit 30 min < 30 min

25 Universität Jena IPC Diskriminierung von Legionellen 25 Raman intensity a L. longbeache b L. bozemanae c L. micdadei d L. gormanii e L. maceacherenii f L. dumoffii g L.anisa h L. feeleii i L. jordanis j L. hackeliaei Wavenumber / cm -1 Mixture Discriminant Analysis Correct: % Raman intensity k L. parisiensis l L. sainthelensi m L. birminghamen. n L. tucsonensis o L. lansingensis p L. oakridgensis q L. wadswortthi r L. pneumophila subsp. pneumoph. s L. pneumophila subsp. fraseri t L. pneumophila subsp. pascullei Wavenumber / cm -1

26 Universität Jena IPC Hierarchische Diskriminierung 26 a b c Raman intensity d e f g h i j Wavenumber / cm -1 k l m Raman intensity n o p q r s t Wavenumber / cm -1

27 Risikomanagement in der TrinkwasserHausinstallation RiMaTH FKZ 02WRS1276A