Systemimmunologie als Ansatz gegen Sepsis

Sepsis ist das Ergebnis mehrerer Formen der Dysregulation des Immunsystems, hebt eine Gruppe kanadischer Forscher in einem aktuellen Leitartikel hervor. Sie plädieren für einen stärkeren Fokus auf einen systemischen Ansatz.

Die hohe Zahl an Menschen, die aufgrund einer Sepsis versterben, stellt weltweit eine große Herausforderung dar. Jetzt erklären Forscher im Fachmagazin „Frontiers in Science“, wie die Systemimmunologie helfen könnte, Sepsis zu verstehen und zu behandeln – und wie dies die Zahl der Todesfälle bei künftigen Pandemien verringern könnte, unabhängig davon, von welcher Krankheit sie verursacht werden. Ihr Leitartikel ist im Rahmen einer Sammlung von Artikeln zum Thema erschienen.

„Wir brauchen einen konzertierten Ansatz, um die Sepsis zu bekämpfen“, sagt Prof. Robert Hancock von der University of British Columbia, Hauptautor des jüngst veröffentlichten Artikels. „Derzeit werden nur sehr wenige Mittel in die Sepsisforschung und die Produktentwicklung investiert – dabei ist die Sepsis eine ebenso häufige Todesursache wie Herzerkrankungen und Krebs und die Haupttodesursache bei Pandemien.“

Präzisionsmedizin für Sepsis

Unter anderem weil sie so facettenreich ist, ist es schwierig, die Sepsis zu verstehen und zu behandeln. So können viele verschiedene Infektionen eine Sepsis auslösen. Außerdem variieren Symptome und Verlauf von Patient zu Patient sowie im Laufe der Zeit bei ein und demselben Patienten. Schließlich ähneln die frühen Symptome denen vieler anderer Krankheiten, was eine schnelle Diagnose und rechtzeitige Behandlung erschwert und zu einer hohen Sterblichkeitsrate beiträgt.

Nach Ansicht der Verfasser des aktuellen Artikels bietet die Systemimmunologie eine potenzielle Lösung für dieses Diagnoseproblem: Sie setzt mathematische und computergestützte Modelle ein, um das Immunsystem im Zusammenhang mit allen anderen Systemen des Körpers zu untersuchen. Dazu werden verschiedene Arten der Clusteranalyse eingesetzt, um Muster in großen Mengen von Omics-Daten zu erkennen, die von Transkriptomdaten bis hin zu Proteom- und Metabolomdaten reichen. Diese Daten könnten in unglaublich feinen Details Auskunft über die Reaktion des Körpers auf seine physischen Umstände, in diesem Fall die Sepsis, geben, heben die Autoren hervor.

Die so identifizierten Muster können helfen, die zugrundeliegenden Mechanismen der durch Sepsis ausgelösten Dysregulation des Immunsystems zu verstehen. Damit wiederum könnten neue Hypothesen aufgestellt werden, die zur Erforschung und Entwicklung neuer Behandlungen dienen, sowie diagnostische Marker identifiziert werden, mit denen sich eine Sepsis frühzeitig erkennen lässt.

Subtypen von Sepsis erkennen und gezielt behandeln

Beispielsweise konnten Wissenschaftler mithilfe derartiger Clusteranalysen in der Vergangenheit bereits Veränderungen in der Genexpression identifizieren, die als Frühwarnzeichen für Sepsis dienen, erklären Hancock und Kollegen. Außerdem wurden auf diese Weise fünf verschiedene Subtypen von Sepsis beschrieben, die durch unterschiedliche Arten von Immundysregulationen verursacht werden und unterschiedliche Prognosen haben. „In Zukunft könnten wir auf diesen Fortschritten aufbauen, um die verschiedenen Subtypen der Sepsis früher zu diagnostizieren und sie mit den richtigen Medikamenten zu behandeln, wenn wir sie finden“, heißt es in einer Mitteilung zum Artikel.

Derzeit wisse man allerdings noch nicht, wie genau sich diese Diagnosen in klinische Ergebnisse übersetzen lassen. Grund sei, dass die systemimmunologische Analyse wegen hoher Kosten und großer benötigter Datenmengen noch nicht weit verbreitet ist. Die Forscher fordern dringend eine gezielte Finanzierung und eine bessere Datenverfügbarkeit.

„Bei der Sepsis fehlt uns die Informationstiefe, die für effektivere Systemimmunologie und maschinelle Lernansätze erforderlich ist“, drängt Hancock. „Wir hoffen, dass wir die Entwicklung großer, tiefgreifender omics-orientierter Patientenstudien fördern können, die eine neue Generation von Erkenntnissen hervorbringen werden.“

Der Schlüssel zu vergangenen und zukünftigen Pandemien

Weiter betonen die Experten, dass eine erfolgreiche Behandlung der Sepsis ein vielseitiger Lebensretter wäre, der die Sterblichkeit unabhängig von der auslösenden Krankheit verhindern würde. So sei auch in Pandemien – von COVID-19 bis zur Beulenpest – eine Sepsis eine der Hauptursachen für viele Todesfälle. „Wenn es uns gelingt, die Sepsis in den Griff zu bekommen, könnten wir uns vor den schlimmsten Folgen und der höchsten Sterblichkeitsrate bei künftigen Pandemien schützen, unabhängig davon, welche Art von Infektion sie auslöst“, erklären sie. Und nicht nur das: Auch die Langzeitfolgen einer Infektion könnten ihrer Ansicht nach abgemildert werden. Da die mit der Sepsis verbundene Dysregulation des Immunsystems fortbestehen kann und ähnliche Symptome wie beispielsweise Long-COVID hervorruft, könnte die Behandlung dieser Symptome auch einigen Patienten mit chronischen Krankheiten zugute kommen. Um dies zu erreichen, so die Forscher, werden jedoch mehr Mittel und größere Studien benötigt.

„Die omics-Methoden, die der Systemimmunologie zugrunde liegen, sind pro Patient relativ teuer“, so Hancock. „Es bedarf einer konzertierten Aktion der Beteiligten, um die für weitere Erkenntnisse erforderlichen Daten zu generieren. Wir müssen in größere Omics-Studien an Patienten investieren, neue Tier- und Organoidmodelle entwickeln, die die Heterogenität der Sepsis widerspiegeln, und in die Frühdiagnostik der Sepsis und in Behandlungen investieren, die die gestörte Immunität bei Sepsispatienten korrigieren oder ergänzen.“

(ah)