Woher kommt dieser Dreck?
Wasserverunreinigungen mit Hilfe simpler DNA-Tests schnell und kostengünstig nachweisen
Wenn Gewässer verschmutzt sind, ist es wichtig, die Ursache schnell und kostengünstig herauszufinden. An der TU Wien wurde jetzt ein neuartiges DNA-Schnelltestverfahren entwickelt.
Analyseergebnisse von Wasserproben mit unterschiedlichen Kontaminations-Konzentrationen: Zwei Striche sind der Nachweis einer Verunreinigung.
Copyright: TU Wien
Synthetisierte 13-nm Goldnanopartikel VOR (links) und NACH (rechts) der Funktionalisierung mit spezifischen DNA-Detektorsonden, die der Signalgebung am Streifentest dienen.
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Verunreinigungen des Wassers gehören zu den weltweit 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.
DNA-Tests
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.
Nun 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.“
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.
Originalveröffentlichung
Claudia Kolm, Roland Martzy, Manuela Führer, Robert L. Mach, Rudolf Krska, Sabine Baumgartner, Andreas H. Farnleitner & Georg H. Reischer; "Detection of a microbial source tracking marker by isothermal helicase-dependent amplification and a nucleic acid lateral-flow strip test"; Scientific Reports; Volume 9, Article number: 393 (2019)
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