Development of a novel and highly sensitive quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction assay for the detection of Staphylococcus aureus during health monitoring of laboratory rodent colonies

Die Führung eines gründlichen Hygieneüberwachungsprogrammes ist für die Gewinnung verlässlicher Daten sowie die Gesunderhaltung der in der biomedizinischen Forschung verwendeten Nager unabdingbar. Verbesserung der Sensitivität im Nachweis bestimmter Infektionserreger bei gleichzeitiger Reduzierung der verwendeten Tiere sind Molekulare Test sind notwendig. In den vergangenen Jahren gab es große Fortschritte in der Entwicklung von quantitativen Echtzeit Polymerasen Kettenreaktionen (quantitative real-time polymerase chain reaction, qPCR) zur Analyse von Tier- und Umweltproben. Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein potentiell zoonotisches Bakterium, das klinische und subklinische Infektionen in einer Vielzahl unterschiedlicher Tierspezies und dem Menschen verursacht. Es ist ein häufiger Erreger in Labornagern und Labormitarbeitern.  Da subklinische Infektionen die Reaktionen des Tieres sowohl auf experimentelle Infektionen, als auch einen generellen Einfluss auf das Tierwohl haben können, ist die Überwachung des Erregers in der Experimentalhaltung zwingend erforderlich. Während Protokolle für den Nachweis zahlreicher Erreger aus Abluftstaub (exhaust air dust, EAD) Material publiziert sind, fehlen validierte Protokolle für S. aureus. Darum ist das Ziel dieser Studie die Entwicklung einer hoch sensitive qPCR für den Nachweis von S. aureus in einer Vielzahl von Probenarten. Des Weiteren zielt diese Studie darauf ab, unterschiedliche Probentypen zu vergleichen und ihren Nutzen in der Routine-Hygieneüberwachung von Labornagern zu beurteilen. Ein neues Primer-Sonden Set wurde basierend auf dem Nachweis des Virulenzfaktors Nuklease entworfen und durch Primermatrix und Tempreaturgradienten optimiert. Spezifität und Sensitivität wurden durch Testung von positiven und negativen Kontrontrollproben berechnet. Mögliche Kreuzreaktivitäten wurde durch Testung der Typspezies von S. aureus, anderen Staphylokokken und weiteren häufig bei Mäusen und Ratten nachgewiesenen Bakterienspezies ausgeschlossen. Der qPCR-Test wurde ferner in unterschiedlichen Haltungseinheiten mit unterschiedlichen Probentypen validiert und die Ergebnisse mit denen aus bakteriologischer Kultur verglichen. Der qPCR-Test war geeignet, um S. aureus ohne Kreuzreaktivität nachzuweisen und beweist somit eine hohe Sensitivität und Spezifität. Unter den Probentypen zeigten die Rachentupfer die höchste Sensitivität, gefolgt von EAD-Proben. Verglichen mit dem bakteriologischen Nachweis aus Anzeigetieren, ermöglicht der qPCR-Test eine schnellere und genauere Diagnostik. Der Test erwies sich als nützlich in der Routinehygieneüberwachung von Labornagern und war vielversprechend für die Nutzung von Umweltproben. Die Kombination von Umweltproben in der Form von EAD-Material und minimal-invasiv gewonnenen Rachentupfern zeigte sich als effektiver und vielversprechender Ansatz für die Hygieneüberwachung von Laborangern.