Vorbereitung einer Zukunft mit optimaler Knochengesundheit
Osteoporose und Knochenkrankheiten im Allgemeinen sind als „stille Mörder“ bekannt: Ihre Symptome treten plötzlich und zu einem späten Stadium auf, wenn Behandlungsmöglichkeiten nicht mehr greifen. Heutzutage wird die Knochengesundheit meist durch eine Messung der Knochenmineraldichte mit einer dualen Röntgenabsorptiometrie-Methode (DXA) untersucht. Doch diese Methode birgt merkliche Probleme. Es ist eine spezifische Infrastruktur notwendig, die nicht überall zur Verfügung steht, sodass die Wartelisten weltweit gefüllt sind. Außerdem erkennt die DXA nur dann ein Problem, wenn bereits ein Großteil der Knochenmasse verloren gegangen ist. Dabei erhält man keine Erkenntnisse über eine mögliche Ursache – also eine mangelnde Knochenbildung oder einen gesteigerten Knochenabbau – und es ist bereits unmöglich, die Knochendichte gänzlich wiederherzustellen. Auch wird nur die Knochenquantität gemessen, nicht die Knochenqualität, die ein wichtiges Anzeichen für die Knochengesundheit darstellt. Das EU-finanzierte Projekt PoCOsteo will das nun ändern. Es bietet ein bezahlbares, tragbares und benutzungsfreundliches Gerät, das nicht nur in spezialisierten medizinischen Zentren und Krankenhäusern, sondern grundsätzlich in allen lokalen allgemeinmedizinischen Zentren eingesetzt werden kann. Mit dem Instrument kann das Risiko für die Entwicklung von Knochenkrankheiten zu einem späteren Zeitpunkt bestimmt werden. Es unterstützt zudem die Behandlungskontrolle. Darüber hinaus sind die Ergebnisse in Echtzeit verfügbar, was zur Behandlungseinwilligung von Patientinnen und Patienten beiträgt. Letzteres ist ein großes Problem und ein häufiger Grund für unbehandelte Osteoporose.
Präzise und schnelle Knochenuntersuchung
Das Team entwickelte elektrochemische Sensoren für die Erkennung von zwei knochenspezifischen Proteinen – das eine ist am Knochenwachstum beteiligt, das andere am Knochenabbau. Sie sind auch als Knochenumsatzmarker bekannt. Die Sensoren erkennen ebenfalls die Knochengesundheit und genetisches Material durch Knochenbrüche. Zusätzlich entwickelten sie Mikrofluidikkartuschen, in die die Sensoren integriert wurden (eine proteomische und eine genomische Kartusche), mit Blut als Eingabeprobe und der Proteinkonzentration und dem Vorhandensein spezifischer genetischer Einzelnukleotid-Polymorphismen als Ergebnis. Das Hauptprodukt von PoCOsteo ist ein tragbares, patientennahes Ausgabeinstrument, mit dem die Testergebnisse innerhalb von 60 Minuten nach Einführen der Blutprobe vorliegen. Das letzte Ziel war die Validierung aller Innovationen im klinischen Umfeld. „Die klinische Validierung ist noch nicht ganz abgeschlossen. Diese soll nach Projektende finalisiert werden; es wird also nach zusätzlichen Finanzierungsmöglichkeiten gesucht“, erklärt der Projektkoordinator Jan Vanfleteren. „Wir beginnen jetzt die Validierungs- und Kommerzialisierungsphase. Wir wollen eine Ausgründung mit den PoCOsteo-Partnern umsetzen, die an dieser Initiative teilgenommen haben, und suchen derzeit nach interessierten Investierenden.“
Ausweitung bahnbrechender medizinischer Untersuchungen
Das Prinzip der Messungen mit einem patientennahen Instrument mit proteomischen/genomischen elektrochemischen Sensoren in einer Mikrofluidikkartusche kann auf weitere Fälle im medizinischen Bereich und anderen Bereichen angewandt werden. Die gleichen technischen Partner arbeiten derzeit mit anderen medizinischen Partnern in zwei weiteren laufenden Projekten im Rahmen von Horizont 2020 zusammen: ELEVATE und CHILI. Diese zielen darauf ab, ein patientennahes Instrument für Vorsorgeuntersuchungen für Gebärmutterhalskrebs durch die Analyse spezifischer Proteine und Gene zu entwickeln. Eine weitere angenehme Überraschung bestand darin, dass das vom Technologiepartner Labman Automation Ltd. entwickelte Instrument zu weiteren verwertbaren Ergebnissen geführt hat. Das Potentiostat, das parallel elektrochemische Messungen auf 64 Kanälen in kurzer Zeit (weniger als einer Minute) durchführen kann, weist zum Beispiel immenses Potenzial für eine weitere Nutzung und Kommerzialisierung auf.
Schlüsselbegriffe
PoCOsteo, Knochengesundheit, Osteoporose, Knochenkrankheit, elektrochemischer Sensor, Knochenbruch
