Braucht man Antibiotika in der Zellkultur?

Seit den 1950er-Jahren ist es Standard, Zellkulturmedien Antibiotika zuzusetzen, um das Wachstum von Bakterien zu verhindern. Nach wie vor benutzen die meisten Labore weltweit die Kombination Penicillin und Streptomycin. D.h. obwohl sich mittlerweile Sterilbänke, Sterilisationstechniken und Filtrationsmethoden deutlich weiterentwickelt haben, wird auf ihren Zusatz - aus Gewohnheit - nicht verzichtet.

Dies ist in mehrerlei Hinsicht als problematisch anzusehen. Antibiotika haben Nebenwirkungen auf die Zellen in Kultur und verändern somit auch experimentelle Ergebnisse. Die unnötige oder längerfristige Nutzung von Antibiotika kann resistente Mikroorganismen selektieren und damit zur Resistenzentwicklung beitragen. Außerdem bewirkt sie oft eine Vernachlässigung der sterilen Arbeitstechnik, was sich häufig anhand von nicht sensitiven Mykoplasmenkontaminationen zeigt. Daher sollte ein Verzicht auf Antibiotika als Standardzusatz immer in Erwägung gezogen werden. Kann man den Einsatz von Antibiotika nicht vermeiden, sollten zumindest alle antibiotikahaltigen Medien vor der Entsorgung autoklaviert werden, um das Risiko eines Umwelteintrags zu verringern.

Antibiotikaresistente und multiresistente Bakterien

Multiresistente Bakterien werden zu einer immer größeren Bedrohung für die medizinische Versorgung und spielen auch bei der Risikoanalyse zur Herstellung von  ATMP (advanced therapy medicinal products) und TEMP (TEP, tissue-engineered medicinal products) aus Patientenmaterial in Krankenhäusern und Firmen eine immer größere Rolle.

Aktuelle Surveillance-Daten des ECDC zeigen, dass die Belastung durch antimikrobielle Resistenzen in der EU/EEA weiterhin hoch ist. Besonders problematisch sind unter anderem Resistenzen gegen Cephalosporine der dritten Generation und Carbapeneme bei Gram-negativen Bakterien. Die WHO Bacterial Priority Pathogens List 2024 ordnet wichtige resistente Erreger nach ihrer gesundheitlichen Bedeutung in Prioritätsgruppen ein.

Multiresistenzen: Wie groß ist das Problem?

Antimikrobielle Resistenzen bleiben in Europa ein erhebliches Gesundheitsproblem. Aktuelle Daten von ECDC und WHO zeigen:

• Nach ECDC sterben in der EU, Island und Norwegen jedes Jahr mehr als 35.000 Menschen an Infektionen mit antimikrobiell resistenten Bakterien.
• Für die gesamte Europäische Region der WHO werden jährlich etwa 133.000 Todesfälle direkt auf antimikrobielle Resistenzen zurückgeführt; weitere rund 541.000 Todesfälle stehen damit in Zusammenhang.
• Für die EU und den Europäischen Wirtschaftsraum werden die jährlichen Kosten durch zusätzliche Gesundheitsausgaben und Produktivitätsverluste auf etwa 11,7 Milliarden Euro geschätzt.
• Die ECDC-Surveillance für 2024 zeigt weiterhin hohe Resistenzraten. Die geschätzte EU-Inzidenz von Blutstrominfektionen mit Carbapenem-resistenten Klebsiella pneumoniae lag 2024 um 61% höher als 2019.
• Auch Blutstrominfektionen mit gegen Cephalosporine der dritten Generation resistenten Escherichia coli lagen 2024 über dem Ausgangsniveau von 2019; das EU-Ziel für 2030 ist damit noch nicht erreicht.
• Die WHO hebt in ihrer Prioritätenliste 2024 insbesondere Carbapenem-resistente Acinetobacter baumannii, gegen Cephalosporine der dritten Generation resistente Enterobacterales und Carbapenem-resistente Enterobacterales als kritische Prioritäten hervor.

Quellen: ECDC – Antimicrobial resistance, ECDC – Surveillance of antimicrobial resistance in Europe, 2024 data und WHO/Europe – Antimicrobial resistance.

Welche Bakterienarten mit Multiresistenzen (GMP bzw. ATMP-relevant) gibt es?

Die folgenden resistenten Erreger bzw. Resistenzkombinationen sind nach aktuellen WHO- und ECDC-Daten besonders relevant und sollten bei einer risikobasierten Betrachtung in Bezug auf ATMP und TEMP berücksichtigt werden:

• Acinetobacter baumannii, Carbapenem-resistent;
• Enterobacterales, gegen Cephalosporine der dritten Generation resistent, insbesondere Escherichia coli und Klebsiella pneumoniae;
• Enterobacterales, Carbapenem-resistent, insbesondere Klebsiella pneumoniae;
• Enterococcus faecium, Vancomycin-resistent (VRE);
• Pseudomonas aeruginosa, Carbapenem-resistent;
• Staphylococcus aureus, Methicillin-resistent (MRSA);
• Streptococcus pneumoniae, Makrolid-resistent.

Die Auswahl orientiert sich an der WHO Bacterial Priority Pathogens List 2024 sowie an der aktuellen ECDC-Surveillance für Europa. Welche Erreger in einer konkreten GMP- oder ATMP-Risikoanalyse berücksichtigt werden müssen, hängt vom Ausgangsmaterial, Prozess, Expositionsrisiko und dem vorgesehenen Kontrollkonzept ab.

Weiterführende Informationen

• Zellkultur-Kontaminationen
• Mykoplasmen-Kontaminationen in der Zellkultur
• Mykoplasmen-Tests und Test-Kits
• Literatur zu Zellkultur und Kontaminationen
• Wichtige Institutionen im Bereich Zellkultur, GMP und Hygiene

Aktuelle externe Quellen zur Resistenzlage:

• ECDC – Antimicrobial resistance in the EU/EEA, 2024 data
• WHO/Europe – Antimicrobial resistance
• WHO Bacterial Priority Pathogens List 2024