Tragbarer Sensor zur Überwachung des Krankheitsverlaufes bei CED entwickelt

Forscher der University of Texas in Dallas (USA) haben ein tragbares Gerät entwickelt, das im Schweiß von Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen (CED) Biomarker identifizieren kann, die auf einen Krankheitsschub hindeuten können.

Ein Team von Bioingenieuren beschreibt das armbanduhrenähnliche Gerät in einer Proof-of-Concept-Studie, die von der Crohn’s & Colitis Foundation finanziert und kürzlich in der Zeitschrift „Inflammatory Bowel Diseases“ veröffentlicht wurde. Ein Sensor im Gerät erkennt und quantifiziert zwei wichtige Biomarkern, die mit CED assoziiert sind: Interleukin-1β und C-reaktives Protein (CRP). Bei der Studie handelt es sich den Autoren zufolge um die erste, in der festgestellt werden konnte, dass CRP im menschlichen Schweiß vorhanden ist – und ebenso um die erste, in der gezeigt wird, dass beide Biomarker im Schweiß nachgewiesen werden können.

Wie Dr. Shalini Prasad, Leiterin der Abteilung für Bioingenieurwesen an der Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science (USA) und außerdem Leiterin der aktuellen Studie, betont, kann die Technologie vor einer CED warnen, aber sie nicht diagnostizieren. Das ultimative Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines Gerätes, mit dem Patienten mehr Kontrolle über ihre CED erlangen können. „Es ist wie die Motorkontroll-Leuchte in einem Auto“, erläutert Prasad. „Das Warnsignal bedeutet nicht, dass ein Patient einen Schub hat, aber es könnte dem Patienten die Möglichkeit geben, früher einzugreifen – zu einem Zeitpunkt, an dem die Symptome möglicherweise besser auf die Behandlung ansprechen. Das Gerät könnte Ärzten auch helfen, früher zu festzustellen, ob eine Therapie funktioniert.“

Die Forscher überwachten die Spiegel der beiden Biomarker bei 20 gesunden Freiwilligen – zum einen, um zu zeigen, dass die Biomarker auf diese Weise nachverfolgt werden können, und zum anderen, um die Spiegel der Biomarker bei Personen ohne CED zu bestimmen.

Die Forscher verwendeten dabei sogenannten passiven Schweiß: Der Träger des Gerätes musste also nicht körperlich aktiv sein, um eine Probe zu gewinnen.

Der Schweiß wird auf einem abnehmbaren Streifen gesammelt, der in das Armband eingebaut ist und täglich gewechselt werden muss. Dass das Gerät passiven Schweiß analysiert, sei wichtig, weil CED-Patienten möglicherweise nicht in der Lage seien, sich auf einem Niveau körperlich zu betätigen, das zur Erzeugung von aktivem Schweiß erforderlich ist, erklärt Prasad.

Der Prototyp wird in einer zweiten Phase an freiwilligen Patienten geprüft und muss weiteren Tests unterzogen werden, bevor er möglicherweise Patienten zur Verfügung stehen kann.

Das Gerät kann potenziell auch der Überwachung anderer Erkrankungen dienen, die durch eine Entzündungsreaktion gekennzeichnet sind. Prasads Team untersucht, ob es auch auf einen Anstieg der Zytokinspiegel aufmerksam machen kann. Das wäre möglicherweise auch im Zusammenhang mit COVID-19 von Nutzen.

Basierend auf Prasads zurückliegender erfolgreicher Arbeit an einem Glukose-Tracker, dem ebenfalls eine Schweißanalyse zugrunde liegt, habe sich die Crohn’s & Colitis Foundation zu einer Zusammenarbeit entschlossen, um das Konzept auf die Entwicklung eines nicht invasiven Überwachungsgerätes für CED anzuwenden, berichtet Dr. Gerard Honig, stellvertretender Direktor für Forschungsinnovation bei der Stiftung.

„Wir haben in der Vergangenheit außergewöhnliche Revolutionen in einer Reihe von Bereichen wie dem Bioengineering und dramatische Entwicklungen im Zusammenhang mit Medizinprodukten erlebt – wir konnten aber nicht unbedingt feststellen, dass diese Ideen auf CED angewendet wurden“, betont Honig. Die Endoskopie sei zu invasiv, um für häufige Kontrolluntersuchungen geeignet zu sein, erklärt Honig. Das mache die Rekrutierung von Patienten für klinische Arzneimittelstudien schwierig. „Ein tragbares Mikrosensorgerät könnte Patienten in die Lage versetzen, ihre Krankheit aktiv selbst zu überwachen und zu managen“, betont Honig. „Es würde die klinische Forschung erheblich erleichtern und könnte möglicherweise langfristig ein proaktives Management ermöglichen, bei dem man in einem bestimmten Zeitraum einen Biomarker-Zielwert erreichen sollte und die Versorgung so optimieren kann, dass man dieses Ziel erreicht.“