Viele Krankheitsnachweise in einem einzigen Blutstropfen - der nächste Schritt in der medizinischen Versorgung

Diese Forschung wird die medizinische Diagnose verändern. Mit einem einzigen Tropfen Blut und Infrarotlicht wird es ein leistungsfähiges neues Instrument geben, um unsere Gesundheit zu überwachen, Probleme effizienter zu erkennen und die medizinische Versorgung weltweit zu verbessern.

Forscher arbeiten an der Möglichkeit, dass ein einziger Blutstropfen Aufschluss darüber geben kann, an welchen Krankheiten wir leiden.

Können Sie sich vorstellen, dass sie uns mit nur einem Tropfen Blut sagen können, wie es uns innerlich geht, d.h. dass sie mit nur einem Tropfen alle notwendigen Analysen durchführen können, um zu sehen, wie gesund wir sind?

Das könnte bald Realität werden, denn Forscher haben diese Möglichkeit ins Visier genommen. Wissenschaftler des BIRD-Teams unter der Leitung von Mihaela Žigman an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) haben in Zusammenarbeit mit dem Helmholtz-Zentrum München ein Instrument zur Gesundheitserkennung entwickelt, das Infrarotlicht und maschinelles Lernen nutzt, um mehrere Gesundheitszustände mit einer einzigen Messung zu erkennen.

In diesem Artikel, der kürzlich in einer wissenschaftlichen Fachzeitschrift veröffentlicht wurde, wird erläutert, dass die Infrarotspektroskopie, eine Technik, die Infrarotlicht zur Analyse der molekularen Zusammensetzung von Stoffen verwendet, seit Jahrzehnten ein grundlegendes Instrument in der Chemie ist.

Man kann sich das so vorstellen, als würde man Molekülen einen Fingerabdruck geben, der von einem speziellen Gerät, dem Spektrometer, geliefert werden kann. Bei der Anwendung auf komplexe Bioflüssigkeiten wie Blutplasma kann diese physikalisch-chemische Technik detaillierte Informationen über molekulare Signale liefern, was sie zu einem vielversprechenden Instrument für die medizinische Diagnostik macht.

Bislang wurde diese Technologie noch nicht für diesen Zweck eingesetzt.

Obwohl die Infrarotspektroskopie seit langem in der Chemie und Industrie eingesetzt wird, ist sie in der medizinischen Diagnostik noch nicht etabliert und integriert. Das wissenschaftliche Team der BIRD-Gruppe an der LMU und am MPQ hat diese Möglichkeit jedoch initiiert. Dazu wurde das Blut von Tausenden von Menschen im Rahmen der KORA-Studie, einem umfassenden Gesundheitsforschungsprojekt in Augsburg, gemessen.

Schritte der Untersuchung

Nach dem Zufallsprinzip ausgewählte Erwachsene wurden als repräsentatives Szenario aus einer natürlich variablen Bevölkerung ausgewählt und für medizinische Untersuchungen und Blutspenden rekrutiert. Die bestehende KORA-Studie erhielt einen neuen Wert, indem sie aus einer neuen Perspektive getestet wurde und einem neuen Zweck diente: Das Blutplasma wurde mittels Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR) gemessen.

Die Forscher analysierten Blutproben aus der KORA-Studie mit Infrarotlicht, um molekulare Fingerabdrücke zu erhalten. Das Team wandte maschinelles Lernen an, um die molekularen Fingerabdrücke zu analysieren und sie mit medizinischen Daten zu korrelieren. Sie fanden heraus, dass diese Fingerabdrücke wertvolle Informationen enthalten, die eine schnelle Gesundheitsbewertung ermöglichen.

Ein Multi-Tasking-Computeralgorithmus, der jetzt in der Lage ist, zwischen verschiedenen Gesundheitszuständen zu unterscheiden, einschließlich abnormaler Blutfettwerte, verschiedener Blutdruckveränderungen, Typ-2-Diabetes zu erkennen, aber auch Prädiabetes, eine Vorstufe von Diabetes, die oft unerkannt bleibt.

Es zeigte sich, dass dieser Algorithmus auch in der Lage war, Menschen zu identifizieren, die gesund waren und über die untersuchten Jahre hinweg gesund blieben.

Dies war aus zwei Gründen sehr wichtig : Erstens erfahren die meisten Menschen in jeder beliebigen Population anormale Veränderungen des Gesundheitszustands, und da wir alle unterschiedlich sind und uns im Laufe der Zeit verändern, ist es fast trivial, völlig gesunde Personen zu finden.

Zweitens leiden viele Menschen an mehreren Gesundheitsproblemen in unterschiedlichen Kombinationen. Traditionell benötigen die Ärzte für jede Krankheit mehrere Tests. Mit diesem neuen Ansatz wird jedoch nicht nur eine Krankheit auf einmal erkannt, sondern eine Vielzahl von Gesundheitsproblemen genau identifiziert.

Dieses auf maschinellem Lernen basierende System identifiziert nicht nur gesunde Menschen, sondern erkennt auch komplexe Zustände, die mehrere Krankheiten gleichzeitig umfassen. Darüber hinaus kann es die Entwicklung des metabolischen Syndroms Jahre vor dem Auftreten von Symptomen vorhersagen und bietet damit eine hervorragende Möglichkeit, die Entwicklung dieses Syndroms durch rechtzeitige Behandlungen und Gewohnheitsänderungen zu verhindern.

Den Forschern zufolge legt diese Studie den Grundstein dafür, dass der molekulare Infrarot-Fingerabdruck zu einem Routinebestandteil der Gesundheitsvorsorge wird und es Ärzten ermöglicht, Krankheiten rechtzeitig und effizienter zu erkennen und zu behandeln.

Dies ist besonders wichtig bei Stoffwechselstörungen wie Cholesterinanomalien und Diabetes, wo rechtzeitige und wirksame Eingriffe die Ergebnisse direkt verbessern können.

Diese technologischen Fortschritte im Gesundheitsbereich sind so weitreichend , dass sie zu einer personalisierten Gesundheitsüberwachung führen könnten, bei der die Menschen regelmäßig ihre Werte überprüfen und potenzielle Probleme erkennen, lange bevor sie ernst werden oder überhaupt auftreten.

Diese Forschung wird die medizinische Diagnose verändern. Mit einem einzigen Tropfen Blut und Infrarotlicht wird es ein leistungsfähiges neues Instrument geben, um unsere Gesundheit zu überwachen, Probleme effizienter zu erkennen und möglicherweise die medizinische Versorgung weltweit zu verbessern.