Ein einziger Blutstropfen liefert Gesundheitsdaten in wenigen Minuten
Infrarotlicht erfasst mehrere Blutwerte aus einem Tropfen Blut, maschinelles Lernen liefert umfassende Gesundheitsdaten in Minutenschnelle. Daran arbeitet ein Münchner Forschungsteam.
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Manche haben bereits versucht, mit der Idee viel Geld zu machen. Ein einziger Blutstropfen solle genügen, um damit alle gesundheitsrelevanten Parameter zu erfassen. Elizabeth Holmes, Gründerin der Firma Theranos, hatte in den USA für die Entwicklung eines solchen Schnelltests bereits viele Millionen Dollar an Investorengeldern eingesammelt. Doch die Maschinen des Biotech-Unternehmens funktionierten nicht. So manipulierte Holmes kurzerhand die Unterlagen – und flog damit auf. Als verurteilte Anlagenbetrügerin sitzt sie immer noch in Haft.
Dennoch: Die Idee ist großartig. Man fühlt sich krank, aber die genaue Diagnose ist schwierig. Wie schön wäre da ein Schnelltest anstelle von vielen langwierigen Blutuntersuchungen. Mit einem Münchner Team haben sich jetzt wesentlich vertrauenswürdigere Forschende als Elizabeth Holmes des Themas angenommen. Die Gruppe an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) und dem Max-Planck-Institut für Quantenoptik (MPQ) hat gemeinsam mit dem Helmholtz Zentrum München ein Tool für ein Gesundheitsscreening entwickelt, das mehrere Gesundheitszustände mit nur einer Messung erfassen kann.
Wie ein Fingerabdruck von den Molekülen im Blutstropfen
Bei der Infrarotspektroskopie wird die molekulare Zusammensetzung von Substanzen mithilfe von Infrarotlicht analysiert. Das ist quasi wie ein Fingerabdruck der einzelnen Moleküle. Dieser Aufgabe widmet sich die Forschungsgruppe Broadband Infrared Diagnostics (BIRD) unter der Leitung von Mihaela Žigman. Ihr gelang es, von menschlichem Blutplasma einen molekularen Fingerabdruck mit dieser Methode abzunehmen.
Dann nahm das Team Kontakt auf zu Annette Peters vom Helmholtz Zentrum München. Gemeinsam haben sie das sogenannte Infrarot-molekulare Fingerprinting auf eine diverse Bevölkerung zum ersten Mal angewendet. Das Blutplasma von Tausenden von Teilnehmern im Raum Augsburg wurde einer umfassenden repräsentativen Gesundheitsforschung unterzogen.
Mehr als 5000 Blutproben mit Infrarot-Spektroskopie untersucht
Es waren mehr als 5000 Blutplasmaproben, die mithilfe der Fourier-Transformations-Infrarot-Spektroskopie (FTIR) untersucht wurden. Anschließend wurde die Methode des maschinellen Lernens angewendet, um die Korrelationen zwischen den molekularen Fingerabdrücken und den medizinischen Daten zu analysieren. Die Erkenntnisse des Teams ermöglichen ein schnelles Gesundheitsscreening. Denn: Mithilfe eines mehrstufigen Computeralgorithmus lassen sich verschiedene Gesundheitszustände unterscheiden, etwa Abweichungen bei den Blutfettwerten, Veränderungen beim Blutdruck sowie auch beim Blutzuckerspiegel. Überraschenderweise lässt sich so auch Prädiabetes, eine Vorstufe von Diabetes, erkennen, die sonst oft übersehen wird.
Dem Münchner Team zufolge können sogar komplexe Gesundheitszustände mit mehreren Krankheiten zugleich erkannt werden. Denkbar wäre auch ein solcher molekularer Infrarot-Fingerabdruck als Bestandteil von Routinechecks in der Praxis. Dann würden Ärzte Krankheiten effizienter erkennen und behandeln können.
