Ziele

SYMBARA beschäftigt sich mit der systemmedizinbasierten, personalisierten Sepsisanalyse und ist eingeteilt in 16 Teilprojekte und der Verlauf ist in der Abbildung skizziert.

Struktur der geplanten Analysen

Digitalisierung und Vernetzung der Intensivstationen

Im Rahmen des laufenden Projektes SepsisDataNet.NRW wurden die aus NRW beteiligten intensivmedizinischen Abteilungen bereits durch die Firma KAIROS vernetzt. Dieses soll für die neuen Partner (Heidelberg, München, Dresden) ebenfalls durchgeführt werden, so dass dann insgesamt 11 klinische Partner Proben akquirieren (TP 1).

Wie im SepsisDataNet.NRW, sollen hier aus den unterschiedlichen PDMS Systemen strukturierte Daten automatisiert in die zentrale Datenbank CentraXX per XML-Schnittstelle übernommen werden (TP 11). Dieses Netzwerk aus mehreren Abteilungen verschiedener Kliniken und Krankenhausträgern wird dann das größte dieser Art in Deutschland und Europa sein und in der Lage sein, ein umfangreiches Patientenregister von Patientinnen und Patienten mit einer Sepsis aufzubauen zu denen engmaschige Daten zum intensivmedizinischen Verlauf sowie allgemeine klinische Daten wie Alter, Geschlecht und Diagnose gespeichert werden.

Überwachung des molekularen Verlaufs der Sepsis mithilfe modernster Technologien

Im Rahmen von TP 1 soll die standardisierte Abnahme und Aufbereitung von biologischem Material zu 4 akuten Zeitpunkten (Tag 1, 4, 8 und 29) sowie zu zwei späten Zeitpunkten (6 Monaten und 12 Monaten) erfolgen. Zu diesen beiden späten Zeitpunkten findet zusätzlich im Rahmen von TP 12 eine Befragung mittels Fragebogen statt um Langzeitfolgen besser abschätzen zu können.

Dieses aufbereitete Biomaterial wird anschließend in den TPs 2 – 10 untersucht. Hierbei werden nicht nur 4 verschiedene Immunzellarten separat untersucht, sondern auch das gesamte Spektrum der OMICs Wissenschaften von Proteomics und Phosphoproteomics (TP 2), über Metabolomics (TP 3) sowie Genomics bzw. Epigenomics (TP 7) und Transcriptomics (TP 8) ausgenutzt.

Darüber hinaus erfolgt eine Untersuchung durch Immunophänotypisierung (TP 5) sowie Immunanalyse (TP 6) und Raman bzw. IR Spektroskopie (TP 9 / TP10 und TP14 / TP 15)).

Darüber hinaus wird in TP 4 die Veränderung des Mikrobioms des Patienten durch eine Sepsis untersucht.

Neben dieser umfangreichen Analyse ist eine Besonderheit gegenüber anderen OMICS Projekten, dass durch die Integration von 6 Zeitpunkten die Dynamik des Immun-Netzwerks berücksichtigt wird. Alle diese Daten werden an TP 11 zur Speicherung übergeben, so dass wir hier ein möglichst komplettes Bild der Dynamik des immunologischen Netzwerks in der Sepsis abbilden können.

Symbara will ein möglichst komplettes Bild der Dynamik der Sepsis abbilden

Künstliche Intelligenz in der Sepsis-Forschung

Dann werden die Daten in TP 12 aufwendig aufbereitet und integriert. Anschließend wird ebenfalls in TP 12 künstliche Intelligenz genutzt um ohne a priori Wissen in den integrierten Daten mathematische Muster zu identifizieren, die zum einen den Sepsis Zustand beschreiben können und darüber hinaus prognostische Aussagen über den Verlauf der Krankheit ermöglichen sollen. Die in TP 12 identifizierten Muster werden zunächst in den OMICs TPs (TPs 2 – 10) verifiziert und anschließend in einer Vergleichskohorte von Sepsis Patienten validiert (TP 3). Darüber hinaus können die in TP 11 gespeicherten Daten durch Kooperation mit den Medizininformatik Initiativen genutzt werden, um die wichtigen Felder der Digitalisierung und Systemmedizin miteinander zu verbinden.

Symbara vereinfacht die Diagnose und verbessert die Prognose durch Point of Care (POC) Geräte

Da diese Art der Untersuchungen im klinischen Alltag im Hochdurchsatzverfahren nicht praktikabel sind, beschäftigen sich die TPs 13 – 15 mit der Translation der gefundenen Ergebnisse in die Klinik. Hierbei wird in TP 13 eine Sensorik und Software entwickelt, die in der Lage sein soll, den Patienten mittels Smartphone nach Entlassung aus der Klinik zu überwachen. Hierfür werden Marker für typische Folgemorbiditäten der Sepsis identifiziert und durch den Patienten selbst gemessen, um dem Patienten zu ermöglichen sich rechtzeitig in Behandlung zu begeben und auf diese Weise die langfristige Sterblichkeit der Sepsis zu reduzieren.

Mit dem Aspekt des Langzeitüberlebens beschäftigt sich auch TP 16 wo der Einfluss von Rehabilitationsmaßnahmen auf die mathematischen Muster untersucht werden sollen.

In TP 14 sollen die gefundenen mathematischen Muster mit dem Fingerprint im Infrarotspektrum korreliert werden, sowie mit dem Raman Spektrum in TP 15, um einen Point of Care Device entwickeln zu können.

Zusätzlich dazu soll im Rahmen von TP 1 auch nach Erreichen der anvisierten Patientenzahl von 1200, weitere Patienten eingeschlossen werden, um den Verbrauch der Biomaterialien im Projekt auszugleichen. So zielen wir darauf ab, eine langfristige Biobank von konstant etwa 500 Patienten nachhaltig aufrechterhalten zu können. Dies wird zukünftige Projekte deutlich erleichtern und somit die Sepsis Forschung in der BRD langfristig unterstützen.