Schnelle Früherkennung von Sepsis mit patientennaher Vorrichtung
Eine Sepsis tritt auf, wenn das Immunsystem übermäßig auf eine Entzündung oder Verletzung reagiert und dadurch körpereigene Organe und Gewebe angreift. 2017 traten weltweit etwa 50 Millionen Fälle auf und Sepsis ist die häufigste Todesursache auf Intensivstationen. Trotz der verfügbaren Prognose- und Diagnosemodelle ist es noch nicht möglich, die Schwere der Sepsis oder den möglichen Verlauf zu bewerten. Das Projekt SPEDI-TEST hat mit Unterstützung des Europäischen Forschungsrates eine Prognosemethode entwickelt, mit der Sepsis innerhalb von Stunden erkannt werden kann. „Unser Gerät analysiert spezifische Bedingungen der Blutzellkulturen, um zu erkennen, wann die Entzündungsreaktion gestört ist. Dann untersucht es die Entzündung auf molekularer Ebene als Biomarker für sepsisbezogene Spätkomplikationen“, berichtet Pablo Pelegrin, der Projektkoordinator. Das Team hat eine Ausgründung ins Leben gerufen, um ihr In-vitro-Diagnosegerät in ein automatisiertes, kompaktes Lab-on-a-Chip-Gerät umzuwandeln.
Bestimmung der Blutbiomarker
Bei einer Sepsis wird die Entzündungsreaktion meist von Proteinen namens Rezeptoren ausgelöst, die auf der Oberfläche von Immunzellen sitzen. Nach ihrer Aktivierung schütten diese entzündungsauslösenden Botenstoffe namens Zytokine aus, die dann im Körper kursieren und die Immunzellen zur Bekämpfung einer Infektion aktivieren. SPEDI-TEST hat zwei Protokolle zur Bestimmung von Blutbiomarkern für Sepsis ausgearbeitet. Beim ersten werden unterschiedliche Muster bestimmter Proteine, die bei Menschen mit Sepsis von Zellen ausgeschüttet werden, mit dem ELISA in bereinigten Blutproben bestimmt. Anhand dieser Beobachtungen hat das Team dann mit Flusszytometrie das Immunsystem der einzelnen Betroffenen untersucht. So konnten Prognosen zum möglichen Verlauf der Sepsis aufgestellt werden. Beim zweiten Protokoll werden vollständige Blutproben mit bestimmten Zellkulturbedingungen verwendet (statt bereinigter Blutzellen). Das vereinfacht die künftige Automatisierung, doch vollständige Blutproben sind weniger empfindlich als bereinigte Zellen. Das Team verwendete erneut das ELISA und Flusszytometrie, wobei die Flusszytometrie schneller anschlug. Die Ergebnisse werden noch analysiert. „Anstatt nach einem Molekül im Blut zu suchen, ‚fragen‘ wir die Immunzellen von Menschen mit Langzeitfolgen, wie es ihnen geht. Im Kern antworten sie mit ‚Wir sind erschöpft‘, was dann unser Biomarker ist“, erläutert Pelegrin. Für diese Art Blutuntersuchungen sind üblicherweise schwerfällige Geräte, komplizierte Verfahren und entsprechend ausgebildetes Personal notwendig. „Unser patientennahes Diagnosegerät ist klein genug, um direkt zur betroffenen Person gebracht zu werden, und kann einfach von Pflegekräften oder medizinischem Personal ohne spezielle Weiterbildung angewendet werden. Durch die schnellen Ergebnisse, innerhalb von ein paar Stunden, können früher möglicherweise lebensrettende Maßnahmen ergriffen werden“, ergänzt Pelegrin.
Validierungsergebnisse
Die Validierung an Patientinnen und Patienten ergab, dass das ELISA eine Sensitivität (also die korrekte Erkennung von Menschen, die bald Sepsis erleiden werden) von 90,9 % erreicht und eine Spezifizität (die korrekte Bestimmung der Menschen ohne Sepsis) von 100 %. Die Flusszytometrie hingegen lag bei einer Sensitivität von 81,8 % und einer Spezifizität von 91,7 %. Beide erkannten Betroffene mit sepsisbezogenen Langzeitfolgen innerhalb von 24 Stunden nach Aufnahme auf der Intensivstation. „Das sollte mit den aktuellen klinischen Messungen, bekannt als ΔSOFA, verglichen werden, mit denen die Wahrscheinlichkeit einer Sepsis bei 55 Betroffenen fünf Tage nach Aufnahme auf der Intensivstationen bestimmt wurde. Die Sensitivität und Spezifizität lagen bei 87,5 %“, fügt Pelegrin hinzu.
Bessere Risikobestimmung, wirksamere Behandlung
SPEDI-TEST erkennt frühzeitig Patientinnen und Patienten mit erhöhtem Risiko für eine lebensbedrohliche Sepsis und ebnet so den Weg für eine Früherkennung und eine wirksamere Behandlung und Pflege. Es hilft auch gefährdeten Gruppen, zum Beispiel solchen mit Komorbiditäten wie Herzinfarkten oder Lungenentzündung. „Die Pflegekosten für Menschen mit Sepsis belaufen sich auf jährlich 42 000 EUR. Somit profitieren nicht nur Betroffene, sondern auch Krankenhäuser und das gesamte Gesundheitssystem durch gezieltere Ressourcenverteilung“, meint Pelegrin abschließend.
Schlüsselbegriffe
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