TECHNEAU (2006-2010)< zurück

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Schematische Darstellung des Nachweises von Einzelzellen und Mikrokolonien nach FISH-Markierung.

EU-Contract Number: 018320

Development of rapid and specific methods for quantification of indicator and pathogens by FISH-techniques

Die Abteilung Mikrobiologie ist im Rahmen des EU-Projektes TECHNEAU (Technology enabled universal access to safe water) in das Arbeitspaket "Analytical tools for monitoring drinking water quality" involviert. In Zusammenarbeit mit der Firma Vermicon soll eine neue Methode zum spezifischen Nachweis von Bakterien mittels Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH) entwickelt werden. Der Nachweis mittels FISH erfolgt durch Bindung einer spezifischen fluoreszenz-markierten Gensonde an einen für ein bestimmtes Bakterium oder eine bestimmte Bakteriengruppe charakteristischen rRNA-Abschnitt. Im Gegensatz zum Nachweis mittels PCR (Polymerase-Chain-Reaction) werden bei der FISH-Technik nur aktive Zellen detektiert, so dass eine solche Methode beispielsweise auch zur Detektion in aufbereitetem / desinfiziertem Trinkwasser eingesetzt werden könnte.

Validierung einer schnellen und spezifischen Methode zur Quantifizierung von E. coli und coliformen Bakterien mittels FISH-Technik

Für den Nachweis mikrobieller Kontaminationen in Wasserversorgungssystemen sind schnelle, spezifische und sensitive Methoden wünschenswert. Im Rahmen des Arbeitspaketes 3 "Analytical tools for monitoring drinking water quality" des EU-Projektes TECHNEAU sollen Methoden entwickelt werden, die eine quasi-online-Überwachung ermöglichen. Die Abteilung Mikrobiologie entwickelte und erprobte deshalb in Zusammenarbeit mit der Fa. Vermicon eine neue Methode zum spezifischen Nachweis von Bakterien mittels Fluoreszenz in situ Hybridisierung (FISH). Der Nachweis mittels FISH erfolgt durch Bindung einer spezifischen fluoreszenz-markierten Gensonde an einen für ein bestimmtes Bakterium oder eine bestimmte Bakteriengruppe charakteristischen rRNA-Abschnitt. Um die Anwendung dieses Verfahrens auch in Trinkwasser zu ermöglichen, musste eine Quantifizierung ermöglicht werden. Hierzu wurde ein existierendes qualitatives Verfahren für den Nachweis von E. coli und coliformen Bakterien auf Objektträgern in ein Protokoll zur Anwendung auf Membranfiltern nach Filtration eines definierten Wasservolumens umgearbeitet.

Es wurden zwei verschiedene Ansätze verfolgt: Zum einen der direkte Nachweis von Einzelzellen nach FISH-Markierung auf den Filtern, zum andern der Nachweis von Mikrokolonien nach einem kurzen Inkubationsschritt des Filters auf Agar-Platten und anschließender FISH-Markierung. Quantitative Vergleiche mit Standard-Kulturverfahren wurden durchgeführt und ergaben beim Nachweis von Mikrokolonien eine gute Übereinstimmung. Die Validierung dieses Verfahrens mit aufdotierten Wasserproben, natürlichen Wasserproben und desinfizierten Wasserproben war erfolgreich.

Der direkte Nachweis von Einzelzellen mit dem Vorteil des Vorliegens der Ergebnisse innerhalb weniger Stunden war ebenfalls möglich. Allerdings ist die mikroskopische Auswertung relativ mühsam, da die Signale nur sehr schwach sind. Eine automatisierte Auswertung ist deshalb bei dem derzeitigen Einzelzell-Protokoll nicht möglich, so dass sich dadurch eine höhere Nachweisgrenze ergibt.

Publikationen:

  • Mons, M., Hambsch, B., Sacher, F.:Monitoring and control of drinking water quality. Deliverable D 3.1.2, February 2007.
  • Hügler, M., Eberhagen, I., Hambsch, B., Beimfohr, C., Thelen, K.: Validation of the E. coli and coliform protocol for water samples. Deliverable D 3.4.15, August 2009.
  • Hambsch, B., Hügler, M., Eberhagen, I., Beimfohr, C., Thelen, K.: Report on automated quantification of FISH-labelled bacteria. Deliverable D 3.4.17, April 2010.
  • Hammes, F., Vital, M., Larson, S., Thelen, K., Hambsch, B.: An overview of the microbiological methods developed and tested in WA3. Deliverable D 3.6.10. October 2010.
  • Swartz, C.D., Theron-Beukes, T., Menge, J., Jacquemet, V., Pettersson, T., Lindhe, A., Hügler, M., Hammes, F., Schmidt, W., van den Broeke, J., van der Linden, S., Heijnen, L., Burgess, J., Walker, I.: Windhoek, a demonstration of a multi-barrier approach to the reclamation and treatment of wastewater to produce drinking water. Deliverable D 7.3.3, December 2010.
  • Hügler, M., Böckle, K., Eberhagen, I., Thelen, K., Beimfohr, C., Hambsch, B.: Development and validation of a FISH-based method for the detection and quantification of E. coli and coliform bacteria in water samples. Water Science and Technology 64.7:1435-1442 (2011).
  • Hügler, M., Böckle, K., Eberhagen, I., Thelen, K., Beimfohr, C., Hambsch, B.:
    Detection and quantification of E. coli and coliform bacteria in water samples with a new method based on fluorescence in situ hybridisation.
    In: D. Kay and C. Fricker (Eds.) The significance of faecal indicators in water: a global perspective. Royal Society of Chemistry, London, pp. 123-130 (2012).

Removal of phages and nanoparticles by ceramic membranes

Zusammen mit der Abteilung Technologie untersuchte die Abteilung Mikrobiologie im Rahmen des Arbeitspaketes "Technologies for high quality water supply" den Rückhalt von Phagen und Nanopartikeln durch keramische Membranen. Im Gegensatz zu den derzeitigen, in der Wasseraufbereitung eingesetzten Mikro- und Ultrafiltrationsmembranen aus organischen Materialien werden keramische Membranen aus anorganischen Materialien hergestellt.

Die Ergebnisse der Untersuchungen sind folgenden Publikationen zu entnehmen:

  • Müller, U., Schäfer, R., Witte, M., Böckle, K., Bösl, M., Eberhagen, I., Hambsch, B.: Interim report: Removal of particulate matter by ceramic membranes during surface water treatment. Deliverable D2.3.2.2, September 2008.
  • Müller, U., Schäfer, R., Zawadsky, C., Böckle, K., Bösl, M., Eberhagen, I., Hambsch, B.: Removal of phages and nanoparticles by ceramic membranes. Deliverable D2.3.2.7, December 2009.
  • Hambsch, B., Bösl, M., Eberhagen, I., Müller, U.:
    Removal of bacteriophages with different surface charges by diverse ceramic membrane materials in pilot spiking tests.
    Water Science and Technology, 66.1:151-157 (2012).

Ansprechpartner

Dr. Beate Hambsch

Tel.: +49 721/9678-220
Fax: +49 721/9678-101
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weitere Informationen

Förderung

European Commission (Contract Number: 018320)

Projektdauer

2006-2010