Connecting4Good: Technik für den medizinischen Fortschritt - Neuer Biosensor soll Sepsis erkennen

Eine Blutvergif­tung – auch Sep­sis genan­nt – gehört zu den heimtück­ischsten Erkrankun­gen weltweit. Trotz des medi­zinis­chen Fortschritts gab es bis­lang kein Diag­no­sev­er­fahren, mit der die gefährliche Entzün­dungsreak­tion im Kör­p­er schnell erkan­nt wer­den kon­nte. Heute liest Du in #Connecting4Good, wie ein neuer Biosen­sor das nun ändern kön­nte. Denn: US-Wis­senschaftler haben ein Sys­tem entwick­elt, das inner­halb von Minuten und mit nur weni­gen Tropfen Blut eine Sep­sis erken­nen soll.

Alleine in Deutsch­land erkranken laut ein­er Veröf­fentlichung der Sep­sis-Hil­fe pro Jahr rund 150.000 Men­schen an ein­er Sep­sis – den meis­ten bess­er bekan­nt als eine Blutvergif­tung. Dabei han­delt es sich um eine außer Kon­trolle ger­atene Entzün­dungsreak­tion im Kör­p­er infolge ein­er Infek­tion. In vie­len Fällen kann das Schlimm­ste ver­hin­dert wer­den, wenn eine Blutvergif­tung frühzeit­ig erkan­nt wird. Genau das soll nun ein neuer Biosen­sor ermöglichen.

 Protein-Biomarker als Frühwarnzeichen einer Sepsis 

Trotz heftiger Symp­tome wie Atem­not, Fieber und ein­er hohen Herzfre­quenz wird eine Sep­sis oft erst spät oder gar nicht erkan­nt, weil die bish­eri­gen Diag­no­sev­er­fahren unspez­i­fisch sind. Noch dazu kann es bei mikro­bi­ol­o­gis­chen Labortests einige Tage dauern, bis ein Ergeb­nis vor­liegt – bei ein­er akuten und lebens­bedrohlichen Erkrankung wie der Sep­sis kostet das viel zu viel Zeit.

In den ver­gan­genen Jahren fan­den Forsch­er jedoch Pro­tein-Bio­mark­er im men­schlichen Blut, die Frühindika­toren ein­er Sep­sis sind. Die Her­aus­forderung bestand nun darin, ein Ver­fahren zu entwick­eln, mit dem diese Pro­teine auch in geringer Konzen­tra­tion schnell nachgewiesen wer­den kön­nen. Das ist Forsch­ern vom Mass­a­chu­setts Gen­er­al Hos­pi­tal in Boston jet­zt offen­bar gelun­gen. Ihr Nach­weis­sys­tem soll die Sep­sis-Diag­nose erhe­blich beschle­u­ni­gen und damit auch den oft unnöti­gen Ein­satz von Antibi­oti­ka reduzieren.

Biosensor misst die Beweglichkeit von Immunzellen 

Deut­lich effizien­ter als bish­erige Labortests, für die große, teure Geräte erforder­lich sind, ist das neue Sys­tem dank eines kleinen Biosen­sors, den Wis­senschaftler vom Mass­a­chu­setts Insti­tute of Tech­nol­o­gy (MIT) entwick­elt haben. Dieser kom­prim­iert die kom­plex­en Nach­weis­sys­teme der Bio­mark­er in einem automa­tisierten Mikroflu­idik-Gerät, das auf kle­in­stem Raum das Ver­hal­ten von Flüs­sigkeit­en analysiert – in diesem Fall die Bewe­gung spezieller Immun­zellen im Blut, den soge­nan­nten neu­trophilen Gran­u­lozyten (Neu­trophile). Denn eine Störung der Neu­trophilen-Funk­tion ist ein Kennze­ichen der Sep­sis. Die weißen Blutkör­perchen (Leukozyten) ver­lieren dabei ihre Fähigkeit, auf die Auss­chüt­tung oder Bil­dung von Boten­stof­fen zu reagieren und somit Zellen des Immun­sys­tems an den Ort ein­er entzündlichen Reak­tion zu locken.

Sepsis-Schnelltest mit einem Blutstropfen

Der neue Biosen­sor der MIT-Wis­senschaftler enthält ein Netz aus mikroskopisch kleinen Kanälen, in das ein verdün­nter Blut­stropfen gefüllt wird. Knapp fünf Mikro­liter Blut sollen für den Sep­sis-Test aus­re­ichen, was prob­lem­los mit einem Fin­ger­stich ent­nom­men wer­den kann. Der Biosen­sor misst dann die spon­tane Beweglichkeit (Motil­ität) der Neu­trophilen, wobei Algo­rith­men die Blut­probe auf eine charak­ter­is­tis­che Sig­natur analysieren. In etwa 25 Minuten soll das Sys­tem auf diese Weise erhöhte Werte eines Sep­sis-Bio­mark­ers fest­stellen können.

Medizinischen Fortschritt durch Algorithmen und eine Datenbank

Wie zuver­läs­sig das Gerät funk­tion­iert, testeten die Wis­senschaftler an 42 Patien­ten, bei denen das Sys­tem Patien­ten mit und ohne Sep­sis unter­schei­den sollte. Das klappte zwar bere­its sehr gut, doch bevor Medi­zin­er den Sen­sor in der anwen­den kön­nen, muss eine größere Studie die Ergeb­nisse bestätigen.

In Zukun­ft kön­nte der Neu­trophilen-Test dann bei der frühzeit­i­gen Diag­nose und Überwachung ein­er Sep­sis bei Risikopa­tien­ten hil­fre­ich sein. Außer­dem möcht­en die Forsch­er eine Plat­tform mit Sep­sis-Bio­mark­ern erstellen. So kön­nten sie ihr Analy­sesys­tem auch so weit­er­en­twick­eln, dass es Bio­mark­er unter­schiedlich­er Krankheit­en messen kann. Wie das Ver­fahren genau funk­tion­iert, haben die Forsch­er im Fachjour­nal Nature Bio­med­ical Engi­neer­ing veröffentlicht.

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