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Feature Stories - Glutenunverträglichkeit schneller, kostengünstiger und genauer nachweisen

Weltweit sind Millionen Menschen von Zöliakie betroffen. Viele von ihnen wissen aber gar nicht, dass sie an dieser Krankheit leiden oder dass bei ihnen Fehldiagnosen gestellt wurden. Mit finanziellen Mitteln der EU wurde ein neuer bahnbrechender Test entwickelt, der eine genaue, schnelle und kostengünstige Diagnose und Überwachung ermöglicht. Er soll bald in Krankenhäusern durchgeführt werden können.

Digitale Wirtschaft

Zöliakie ist eine Entzündung der Dünndarmschleimhaut, die durch eine Glutenunverträglichkeit hervorgerufen wird. Sie tritt beim Verzehr glutenhaltiger Nahrungsmittel auf. Nahezu alle Lebensmittel - Brot, Nudeln, einige Getränke und Fleischwaren - enthalten Gluten. Mögliche Symptome sind Blähungen, Bauchschmerzen, Übelkeit, Verstopfung, Durchfall, Blutarmut, Kopfschmerzen, Mundgeschwüre, Hautprobleme, Depressionen, Schmerzen in Gelenken oder Knochen, neurologische Probleme und wiederholte Fehlgeburten. Derzeit besteht die einzige Behandlungsmöglichkeit der Zöliakie in einer glutenfreien Ernährung. Bei einer von hundert Personen ist die Zöliakie erblich bedingt, aber viele Betroffene wissen unter Umständen nichts über die Ursache ihrer gesundheitlichen Probleme: Vom ersten Auftreten der Symptome bis zur Diagnose vergehen durchschnittlich fast 12 Jahre. Und wenn die Betroffenen wegen ihrer Beschwerden einen Arzt aufsuchen, besteht ein hohes Risiko, dass eine falsche Diagnose gestellt wird: Jedem korrekt diagnostizierten Fall von Zöliakie stehen mindestens sieben Fälle gegenüber, bei denen die Krankheit entweder nicht erkannt oder eine Fehldiagnose gestellt wird. Dies liegt zum Teil daran, dass die Zöliakie sowohl bei Medizinern als auch bei der allgemeinen Öffentlichkeit nicht genügend im Bewusstsein verankert ist. "In einigen Ländern ist das Bewusstsein für Zöliakie sehr ausgeprägt, in anderen haben viele Mediziner noch nie etwas davon gehört", so Ciara O’Sullivan, Forschungsprofessorin in der Forschungsgruppe für Nanobiotechnologie und Bioanalyse an der Universitat Rovira i Virgili in Spanien. "Auf der anderen Seite", so Sullivan weiter, "sind die gegenwärtig eingesetzten Testverfahren teuer, invasiv und kompliziert. In anderen europäischen Ländern - hier sind besonders die Länder in Osteuropa zu nennen - und in den Entwicklungsländern können die Tests überhaupt nicht durchgeführt werden, da einfach die Ausstattung dafür fehlt." Dies könnte sich dank eines bahnbrechenden neuen Diagnose- und Überwachungssystems bald ändern. In Kürze sollen in Slowenien klinische Studien durchgeführt werden. Das System soll in einigen Jahren für Krankenhäuser und Kliniken in ganz Europa und in anderen Teilen der Welt zugelassen sein. Das System wurde von einem Konsortium aus 20 Partnern im Rahmen des CD-Medics*-Projekts entwickelt. Dazu stellte die Europäische Kommission finanzielle Fördermittel in Höhe von 9,5 Millionen Euro zur Verfügung. Bei der Entwicklung des Systems griffen die Projektbeteiligten auf innovative Technologien aus verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen zurück, darunter Mikrofluidik, Nanotechnologie und Gentechnik. "Unser Ziel war es, einen schnellen, kostengünstigen und sehr genauen Zöliakietest zu entwickeln, der direkt im Krankenhaus auf der Station, in der Praxis eines niedergelassenen Arztes oder vielleicht sogar beim Patienten zuhause durchgeführt werden kann", erklärt Prof. O'Sullivan, die Projektkoordinatorin. "Vor dem CD-Medics-Projekt gab es keinen vergleichbaren Test. Unser Schwerpunkt lag zwar auf der Zöliakie, aber im Prinzip lassen sich mit der Technologie auch viele andere Krankheiten feststellen - im Wesentlichen alle, die durch DNA- oder Proteinmarker nachgewiesen werden können." Bei den bisherigen Zöliakietests muss der Arzt eine Biopsie durchführen und dem Patienten Gewebe entnehmen, das anschließend in der Regel in einem externen Speziallabor untersucht wird. Diese Methode ist invasiv; außerdem muss der Patient mehrere Tage auf die Untersuchungsergebnisse warten und jeder Test kostet einige hundert Euro. Mit dem Ansatz des CD-Medics-Projekts und dem entwickelten Blutschnelltest lassen sich all diese Schwierigkeiten umgehen. Für den Test mithilfe des sogenannten Chip-Labors wird nur ein Tropfen Blut des Patienten benötigt. Das Chip-Labor ist so groß wie eine Kreditkarte und verfügt über verschiedene innovative Komponenten: Ein mikrofluidisches Netzwerk sorgt für einen genau kontrollierbaren Fluss der Reagenzien, eine speziell angepasste Oberfläche fängt die relevanten biologischen Bestandteile auf und mit einem elektrisch betriebenen Sensorsystem kann der Nachweis direkt und sehr schnell erbracht werden. Das Chip-Labor wird in ein Instrument mit einer biomedizinischen Schnittstelle gelegt. Der Chip kann einmal verwendet werden. Die Untersuchung der Blutprobe nimmt nur wenige Minuten in Anspruch. Die Ergebnisse sind im Krankenhaus-Informationssystem sofort verfügbar und können der elektronischen Patientenakte hinzugefügt werden. "Zum ersten Mal verfügen wir über zwei Mikrosysteme mit völlig verschiedenen Funktionalitäten: Eines dient der Typisierung von DNA und das andere dem Nachweis von Antikörpern. Wir haben diese Mikrosysteme so konzipiert, dass sie über eine gemeinsame Schnittstelle mit dem Instrument kommunizieren. Daher ist nur für beide Mikrosysteme nur ein Instrument mit einem Steckplatz erforderlich", so Prof. O’Sullivan. "Zur Diagnose von Zöliakie sind zwei Tests notwendig, da eine DNA-Untersuchung, - insbesondere auf Varianten des mit der Krankheit assoziierten HLA-Gens - oder ein Test ausschließlich zum Nachweis von Gluten-Antikörpern irrtümlich zu positiven Ergebnissen führen kann. Wenn beide Tests miteinander kombiniert werden, sind die Ergebnisse viel genauer." Nachfolgende Tests zur Überprüfung wie der Patient auf die Behandlung anspricht, können auf die gleiche Weise durchgeführt werden. In diesem Fall wird nur das Mikrosystem für den Nachweis von Gluten-Antikörpern verwendet. Die Projektpartner wollen in naher Zukunft ein kommerzielles Produkt entwickeln. Aufgrund dessen ließen sie die Technologie sowie einige andere wichtige Innovationen für Mikrosysteme patentieren. Im Sommer wird das Team am medizinischen Zentrum der Universität Maribor in Slowenien klinische Studien mit zwei- bis dreihundert Patienten durchführen. Dabei sollen die Ergebnisse der Zöliakietests, die mit dem neu entwickelten System erzielt wurden und die Ergebnisse von Gewebeuntersuchungen nach Biopsien einander gegenübergestellt werden. "Slowenien verfügt über ein sehr fortschrittliches System für elektronische Patientenakten und eines unserer Ziele war es, sicherzustellen, dass unser Tool erfolgreich mit solchen Systemen kommuniziert", so die Koordinatorin des CD-Medics-Projekts. "Natürlich wollen wir auch gewährleisten, dass es so fehlerfrei und stabil wie möglich arbeitet." Auf der MEDICA 2012, der weltweit größten Medizinmesse, die im November in Düsseldorf stattfindet, wollen die Projektbeteiligten einen Prototyp des von ihnen entwickelten integrierten Systems zur Zöliakiediagnostik vorstellen. Sie bieten auch Workshops für Mediziner an und führen Kampagnen durch, um die Bürger in ganz Europa für die Zöliakie zu sensibilisieren. "Wir hoffen, dass wir unser Produkt in zwei Jahren auf den Markt bringen können", meint Prof. O’ Sullivan. "Wir möchten ein Nachfolgeprojekt auf die Beine stellen, für das wir möglicherweise öffentliche Finanzmittel benötigen. Im Rahmen dieses Nachfolgeprojekt möchten wir das System so anpassen und erweitern, dass noch viele weitere Krankheiten damit nachgewiesen werden können." Nach Prof. O' Sullivan könnten mithilfe des Chip-Labors auch kostengünstige, schnelle und genaue Tests für eine Vielzahl weiterer Autoimmun-Krankheiten durchgeführt werden, z. B. rheumatoide Arthritis, Spondylitis, Thyreoditis und sogar Krebs: "Dazu müssen nur die entsprechende DNA und die entsprechenden Antikörper nachgewiesen werden." Neben den vielseitigen Einsatzmöglichkeiten sprechen auch die niedrigen Kosten für die Technologie. Bei einer herkömmlichen Biopsie mit anschließender Zöliakiediagnostik fallen in der Regel Preise zwischen 150 und 200 Euro an. Im Vergleich dazu kostet der CD-Medics-Test schätzungsweise weniger als 20 Euro. Dazu kommen noch die Anschaffungskosten für das Gerät mit der biomedizinischen Schnittstelle - einmalig rund 6000 Euro. "Das System basiert vollständig auf Bluttests. Sie sind kostengünstig und effizient, liefern schnell Ergebnisse, lassen sich einfach durchführen und bieten im Vergleich zu den jetzigen Verfahren große Vorteile für die Patienten", so Prof. O' Sullivan. Die Forschung des CD-Medics-Projekt wurde durch Mittel des Siebten Rahmenprogramms (RP7) der Europäischen Union finanziert. * 'Coeliac Disease Management Monitoring and Diagnosis using Biosensors and an Integrated Chip System'. Nützliche Links: - Website des Projekts "Coeliac Disease Management Monitoring and Diagnosis using Biosensors and an Integrated Chip System" - Faktenblatt zum CD-Medics-Projekt bei CORDIS Weiterführende Videos: - CD-MEDICS-Projektvideos