Neuartiges Hautpflaster ermöglicht schnelle Tuberkulosediagnose
Ein internationales Forschungsteam hat eine schnelle, genaue und nichtinvasive Methode für die TB-Diagnose entwickelt. Diese Infektionskrankheit ist jährlich für mehr als 10 Millionen Menschen lebensbedrohend. Die mit Unterstützung durch das EU-finanzierte Projekt A-Patch geschaffene neue Methode greift auf ein Pflaster zurück, dass TB-spezifische Verbindungen absorbiert, die in eingeschlossener Luft über der Haut detektiert werden. Obwohl es sich bei Tuberkulose um eine behandelbare und heilbare Krankheit handelt, bleibt die Diagnose ein erhebliches Hindernis. Derzeit bleiben etwa 3 Millionen aktive Fälle von den weltweiten Gesundheitssystemen unentdeckt, und die unspezifischen Symptome der Krankheit führen dazu, dass Millionen Patientinnen und Patienten eine unvollständige oder verzögerte Diagnose erhalten. Aktuelle Diagnosetests sind zudem langsam, nicht empfindlich und/oder nicht spezifisch genug und zu komplex für Orte mit begrenzten Ressourcen. Mykobakterielle Kulturen benötigen beispielsweise vier bis acht Wochen Zeit, und es sind mindestens drei Besuche erforderlich, bevor die Patientendiagnose abgeschlossen ist und mit der Behandlung begonnen werden kann. Ein weiteres Hindernis sind die Kosten. Ein Sputumabstrich kostet 2,2 bis 8,9 EUR pro Untersuchung, was angesichts der Tatsache, dass die Mehrzahl der TB-Fälle in Entwicklungsländern auftreten, unerschwinglich sein kann – in manchen dieser Länder leben Menschen von lediglich 1 EUR pro Tag. Der Bedarf für einen schnellen, günstigen und sputumfreien Test für die TB-Diagnose führte zur Schaffung dieses Pflasters, das auf den Innenarm von Patientinnen und Patienten appliziert wird. Das Pflaster enthält einen Beutel absorbierendes Material, um ein breites Spektrum TB-spezifischer flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) einzufangen, die durch infizierte Zellen im Blutkreislauf freigesetzt werden und in über der Haut eingeschlossener Luft detektiert werden können. Falls die VOC-Werte von einem gesunden VOC-Bereich abweichen, deutet dies auf eine TB-Infektion oder auf ein hohes Infektionsrisiko hin. Die hautbasierten flüchtigen organischen TB-Verbindungen werden unter Verwendung einer speziell entwickelten Anordnung von nanomaterialbasierten Sensoren erkannt und in eine patientennahe Diagnose übertragen.
Erprobung des Pflasters
Das Forschungsteam testete sein absorbierendes Hautpflaster im Zuge klinischer Studien in Indien und Südafrika. Die Studienpopulation umfasste neu diagnostizierte und bestätigte aktive TB-Fälle, gesunde Probandinnen und Probanden sowie bestätigte Nicht-TB-Fälle. Das Pflaster erwies sich bei der Diagnose der Krankheit als hocheffektiv und erfüllte die Kriterien der Weltgesundheitsorganisation an einen hochempfindlichen und spezifischen neuen TB-Triagetest, der nicht von erschwerenden Faktoren wie dem HIV-Status und Rauchgewohnheiten beeinflusst wird. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift „Advanced Science“ veröffentlicht. „Unsere ersten Studien, die an einer großen Anzahl von Probandinnen und Probanden in Indien und in Südafrika durchgeführt wurden, zeigten eine hohe Wirksamkeit bei der Tuberkulosediagnose mit einer Empfindlichkeit von über 90 % und einer Spezifität von über 70 %“, beobachtete die Hauptautorin der Studie Dr. Rotem Vishinkin von A-Patch-Projektkoordinator Technion – Israel Institute of Technology in einer Pressemitteilung, die auf der Website „Medical Dialogues“ veröffentlicht wurde. „Wir zeigten auf, dass eine Tuberkulose über die Verbindungen, die durch die Haut freigesetzt werden, diagnostiziert werden kann. Unsere aktuelle Herausforderung besteht darin, die Größe der Sensoranordnung zu minimieren und diese an das Haftpflaster anzupassen.“ Die Methode von A-Patch (Autonomous Patch for Real-Time Detection of Infectious Disease) stellt die präzise, schnelle, einfache und kosteneffektive Diagnose von TB-Patientinnen und -Patienten in Aussicht, ohne dass Fachpersonal erforderlich wäre. Ebenso wichtig ist, dass die Methode in Zukunft auch in anderen Teilen der Welt mit dem größten Bedarf zur Diagnose und Überwachung anderer Erkrankungen wie beispielsweise COVID-19 genutzt werden könnte. Weitere Informationen: A-Patch Projektwebsite
Schlüsselbegriffe
A-Patch, Tuberkulose, TB, Hautpflaster, Diagnosetest