Infektionsdiagnostik optimieren mit KI, Masken und Antikörpertests

Durch die zunehmenden globalen Herausforderungen in der Infektionsdiagnostik wird es immer wichtiger, neue Methoden und Technologien zu entwickeln. Antibiotikaresistenzen, veränderte Krankheitsbilder oder auch neuartige Infektionen unterstreichen die Bedeutung konkreter medizintechnischer Lösungen.

Wie einige Ansätze dabei helfen, Infektionskrankheiten schneller und präziser zu diagnostizieren, beleuchtet dieser Artikel beispielhaft. Die vorgestellten Lösungen stellen präzisere und effizientere Verfahren dar, die der globalen Gesundheitsversorgung neue Perspektiven eröffnen.

Die modulare Robotik-Plattform des Leibniz-HKI optimiert die Antibiotikaforschung, indem sie zeitaufwendige Laborprozesse automatisiert und somit beschleunigt. Sie ermöglicht die präzise Durchführung von Experimenten, die für die manuelle Bearbeitung zu komplex wären, wie etwa die Kombination von Wirkstoffen. "Die Anzahl der Pipettierschritte ist so hoch, dass der Mensch hinsichtlich seiner Fehleranfälligkeit und auch physisch an die Grenze gerät. Roboter können diese Schritte über Tage hinweg mit höchster Präzision durchführen", erklärt Prof. Pierre Stallforth, Abteilungsleiter Paläobiotechnologie am Leibniz HKI. Die Plattform entlastet das Forschungsteam und schafft Raum für kreative Fragestellungen, was die Entwicklung neuer Antibiotika effizienter gestaltet und damit die Infektionsdiagnostik entscheidend voranbringt.

Ein weiteres Beispiel für den Einsatz neuartiger Lösungsansätze in der Infektionsdiagnostik ist die modifizierte FFP2-Maske zur Tuberkulose-Diagnose bei Kindern. Da herkömmliche Diagnosemethoden bei Kindern oft versagen, da sie im Gegensatz zu Erwachsenen kein Sputum produzieren, bietet diese Methode eine vielversprechende Alternative. Die Masken filtern die Atemluft der Patientinnen und Patienten und sammeln dabei gegebenenfalls genetisches Material der Tuberkuloseerreger.

In einer klinischen Studie des Forschungszentrums Borstel, Leibniz Lungenzentrum konnte gezeigt werden, dass die Masken in Kombination mit molekularbiologischen Analyseverfahren das Potenzial haben, eine weniger invasive und präzisere Diagnose zu ermöglichen. Da in den Tests bei Kindern keine Erreger-DNA nachgewiesen werden konnte, liefert die Technologie wertvolle Hinweise darauf, dass Kinder möglicherweise keine infektiösen Aerosole produzieren. Die Methode, genetisches Material mithilfe von Masken zu sammeln, funktioniert und ist ein wichtiger Schritt, um neue, schonendere Diagnoseverfahren für Infektionskrankheiten zu entwickeln.

Ein weiteres Beispiel für die Fortschritte in der Infektionsdiagnostik ist die Kombination aus Künstlicher Intelligenz (KI) und CRISPR-Technologie zur Viruserkennung. Diese Methode ermöglicht es, Viren wie Hepatitis C oder COVID-19 schnell und präzise zu identifizieren. "Durch die Nutzung der KI haben wir eine Plattform entwickelt, die den Nachweis jedes Pathogens und jeder genomischen Sequenzvariation ermöglicht," erklärt Prof. Piyush Jain, Shah Rising Star Professor an der Universität von Florida.

Diese Technologie bietet das Potenzial, die Virendiagnostik zu verbessern, indem sie schnelle Ergebnisse und eine hohe Genauigkeit vereint. Langfristig könnte sie sogar so weiterentwickelt werden, dass Menschen Virustests, die über einen Nasenabstrich für COVID-19 hinausgehen, bequem zu Hause durchführen können. Mit ihrem breiten Anwendungsbereich stellt die Technologie einen wichtigen Schritt zur effizienteren und zugänglicheren Diagnostik von Infektionskrankheiten dar.

Neben digitalen Lösungen sind biochemische Ansätze in der Infektionsdiagnostik ebenfalls wichtig. Ein innovatives Beispiel dafür bietet das Start-up Panadea Diagnostics. Das junge Unternehmen entwickelt diagnostische Tests, die speziell auf tropische und neu auftretende Infektionskrankheiten ausgerichtet sind.

"Die so entwickelten Tests zeigen gegenüber anderen kommerziell erhältlichen Testsystemen eine deutlich verbesserte Spezifität," erklärt Dr. Christina Deschermeier, Chief Scientific Officer von Panadea Diagnostics GmbH. Durch eine patentierte Plattformtechnologie können hochspezifische Antikörpertests erstellt werden, die im Vergleich zu herkömmlichen Systemen deutlich weniger falsch-positive Ergebnisse liefern. Dies erhöht die Zuverlässigkeit der Diagnosen, besonders in Endemiegebieten, wo die Notwendigkeit für verlässliche Testverfahren besonders groß ist. Die Technologie stellt einen wichtigen Fortschritt für die Tropenmedizin dar und trägt zur Verbesserung der globalen Gesundheitsüberwachung bei.

Die vorgestellten medizintechnischen Lösungsansätze zeigen, wie sich die Infektionsdiagnostik stetig verändert und verbessert. Ob Robotik in der Antibiotikaforschung, modifizierte FFP2-Masken zur Tuberkulose-Diagnose, KI- und CRISPR-basierte Virustests oder hochspezifische Antikörpertests für tropische Infektionskrankheiten – diese Lösungen beschleunigen nicht nur die Diagnoseprozesse, sondern bieten auch präzisere und weniger invasive Alternativen.

Angesichts globaler Herausforderungen bieten besonders in Zeiten globaler Gesundheitskrisen wie Pandemien diese Technologien unverzichtbare Vorteile, um den wachsenden Anforderungen in der Gesundheitsversorgung gerecht zu werden. Durch die Weiterentwicklung dieser Ansätze wird die Infektionsdiagnostik auch im allgemeinen medizinischen Alltag unverzichtbar sein.