Innovative Methode zur Unterstützung von Ärzten im Kampf gegen die Antibiotikaresistenz von Patienten
Eine angemessene Verschreibung von Antibiotika ist einer der wichtigsten Schritte, die notwendig sind, um die Entwicklung und Ausbreitung antibiotikaresistenter Bakterien zu vermeiden. Eine wesentliche Hürde zur Erreichung dieses Ziels ist jedoch die Tatsache, dass es Klinikpersonal derzeit nicht möglich ist, schnell und präzise zwischen einer viralen und bakteriellen Infektion zu unterscheiden. Patienten, die unter einer Virusinfektion leiden, benötigen unter Umständen keine Antibiotika. Dennoch werden ihnen möglicherweise welche verschrieben, falls das Klinikpersonal eine bakterielle Infektion vermutet. Das Problem mit beiden Infektionen stellt ein Dilemma dar. Einerseits könnten Patienten sterben, falls ihnen keine Antibiotika verschrieben werden, wenn dies tatsächlich notwendig ist. Andererseits kann die unüberlegte Verwendung von Antibiotika zur Entwicklung von antimikrobieller Resistenz (und zur Reduktion zukünftiger Antibiotika-Behandlungsoptionen) führen und vermeidbare Nebenwirkungen für den Patienten verursachen. Das EU-finanzierte Projekt TAILORED-TREATMENT war der „Entwicklung einer schnellen und präzisen Diagnostik gewidmet, die Klinikpersonal die maßgeschneiderte Anpassung ihrer antimikrobiellen Verschreibungspraktiken auf individuelle Patienten ermöglichte“, sagt Projektkoordinator Dr. John Hays. Auf die Bedürfnisse von Kindern und Erwachsenen angepasste Behandlungsschemen Die Projektpartner wandten hochmoderne molekulare Techniken zur Gewinnung von Transkriptomik-, Proteomik-, Genomik- und Mikrobiomdaten an. All diese Daten wurden in einer einzigen Datenbank zusammengetragen, die auf die Identifizierung neuartiger Interaktionen ausgerichtet ist, welche Patienten mit einer bestimmten Art von bakterieller oder viraler Infektion behilflich sein können. Das Ziel war die Entdeckung neuer biologischer Marker (Biomarker) für eine Infektion und die Entwicklung neuer Computerprogramme, die es Klinikpersonal ermöglichen, ihre Antibiotikatherapie in angemessener und wirksamer Weise auf Patienten abzustimmen. Wissenschaftler rekrutierten für eine umfassende klinische Studie 1 222 niederländische und israelische Patienten, bei denen es sich um Kleinkinder von weniger als 12 Monaten bis hin zu älteren Menschen handelte, die unter Atemwegsinfektionen und/oder Blutvergiftungen litten. Eine Analyse ergab, dass bei 41 % der viralen Infektionen eine unangemessene Antibiotika-Verwendung vorlag. Durch die rechnergestützte Kombination mehrerer Biomarker wurden protein- und RNA-basierte Wirtsreaktion-Signaturen entwickelt, mit denen sich verschiedene Arten von Infektionen identifizieren lassen, während die Herausforderung der Patientenverschiedenheit überwunden wird. Der TNF-Related Apoptosis-Inducing Ligand (TNF-verwandte Apoptose-induzierende Ligand, TRAIL) erwies sich als der Einzelprotein-Biomarker mit der besten Leistung. Die Signatur mit der höchsten Präzision beinhaltete sowohl viral als auch bakteriell induzierte Proteine: TRAIL, Interferon gamma-induced protein-10 und C-reactive protein. Durch eine Massenspektrometrie wurden relevante Protein-Biomarker identifiziert, die im Hinblick auf Bakterienspezies und Bakterienstämme sowie im Hinblick auf die Identifizierung der antimikrobiellen Resistenz verwendet werden können. Darüber hinaus wurden bestehende MS-Proteomikmethoden optimiert, um eine schnelle Pathogendetektion und -identifikation sowie Analyse der Expression antimikrobieller Resistenzgene zu erreichen. Schließlich wurde eine innovative Mikrobiota-Sequenzierungsplattform (MYcrobiota) entwickelt, welche die Implementierung der Mikrobiota-Diagnostik aus der Forschungslandschaft in das klinische Diagnoselabor vereinfacht. „Wir stehen der Entwicklung einer Schnelldiagnostik, die eine maßgeschneiderte Antibiotikatherapie durch Klinikpersonal ermöglicht, einen Schritt näher“, merkt Dr. Hays an. „Die schnelle Identifizierung von Pathogenen oder Pathogentypen mittels Schnelldiagnostik kann das vermehrte Auftreten der weltweiten Antibiotikaresistenz vermeiden oder sogar umkehren.“ Neuartige Algorithmen für die Diagnose von Patienten und Krankheitsüberwachung Im Zuge von TAILORED-TREATMENT wurden neuartige Algorithmen entwickelt, um eine schnelle Diagnose zu ermöglichen, falls Kinder oder Erwachsene sowohl unter einer bakteriellen als auch unter einer viralen Infektion leiden bzw. falls weder eine bakterielle noch eine virale Infektion vorliegt. „Solche Algorithmen und ihre Implementierung in der Klinik werden es Klinikpersonal ermöglichen, schnell zu beurteilen, ob ein Patient ein Antibiotikum benötigt oder nicht, und somit der Verringerung einer Antibiotika-Überverschreibung behilflich sein“, lautet die Schlussfolgerung von Dr. Hays. „Die effektive Implementierung von Schnelldiagnosetests wird zu einer Verringerung der Anzahl von 400 000 Patienten in der EU und zwei Millionen Menschen in den Vereinigten Staaten beitragen, die jährlich mit antibiotikaresistenten Bakterien infiziert werden.“ Ein Biomarker-Patent wurde eingereicht. Biomarker-Kombinationen werden derzeit als Diagnosehilfen für eine Verwendung in Notaufnahmen und Krankenhäusern kommerzialisiert.
Schlüsselbegriffe
TAILORED-Treatment, Antibiotika, Antibiotikaresistenz, Antibiotikatherapie, antibiotikaresistente Bakterien, Antibiotikaverschreibung
