Biometrische und biologische Daten zur Diagnose und Therapie von Schmerzpatienten (Bio2Treat)

Bio2Watch: In diesem klinischen Projektteil werden biometrische Patientendaten von 24 SFN-Patienten, 3 Krebspatienten und 21 Probanden (Kontrollgruppe) über einen Zeitraum von einem Jahr mit einer PainWatch erhoben. Der Begriff PainWatch umfasst eine Apple Watch 5 mit iPhone 8 und installierter App zur Schmerzaufzeichnung. Mit Hilfe der PainWatch wird das persönliche Schmerzempfinden im Alltag dokumentiert und persönliche Daten wie die Pulsfrequenz und die tägliche Schrittzahl sowie Umweltdaten wie der vorherrschende Luftdruck, die Luftfeuchtigkeit und die Temperatur erfasst. Ziel ist es, diese Daten als Grundlage für erste Hinweise auf schmerzauslösende Reize oder Reizkombinationen zu nutzen.

Bio2Patient: In diesem klinischen Projektteil werden klinisch quantifizierbare Tests durchgeführt, wie z. B. Quantitative Sensory Testing (QST), die subjektive thermische und mechanische Sinneswahrnehmung und Schmerzschwellen untersucht. Ziel ist es, einen bestimmten Schmerzphänotyp zu bestimmen. Darüber hinaus werden schmerzevozierte Potenziale (PREPs) durchgeführt, um Rückschlüsse auf die Funktion dünner Nervenfasern (Schmerzfasern) zu ziehen, einschließlich Projektion auf das Gehirn. Ergänzend werden SF-36-Schmerzfragebögen zur Erfassung der Lebensqualität ausgefüllt. Für die schmerzevozierten Potenziale (PREPs) sind insgesamt 20 weitere gesunde Kontrollpersonen einzubeziehen (Kontrollgruppe D). Vier Probanden (2 männlich, 2 weiblich) aus jeder der Altersdekaden 20-29, 30-39, 40-49, 50-59, 60-69 werden aufgenommen.

Bio2Cell: Im zellbasierten Projektteil werden induzierte pluripotente Stammzellen (iPS-Zellen) aus Blutzellen von SFN-Patienten, Krebspatienten und Probanden hergestellt. Diese Zellen werden zu sensorischen Neuronen differenziert, die für die Schmerzverarbeitung relevant sind, sogenannte Nozizeptoren. Da diese Nozizeptoren vom individuellen Patienten stammen, tragen sie die individuellen genetischen Eigenschaften des Patienten. Diese Neuronen werden dann durch Multi-Elektroden-Arrays (MEA) analysiert. Bei dieser Methode werden Umwelteinflüsse wie Temperatur und Luftdruck oder Medikamente auf die Pathophysiologie des Patienten untersucht. Das Hauptziel ist es, die Bedingungen zu simulieren, die im Kontext von Bio2Watch und Bio2Patient zu Schmerzempfindungen führen.

Bio2Integrate: Die Ergebnisse aus Bio2Watch, Bio2Patient und Bio2Cell fließen dann in die im Projekt zu entwickelnde Software ein. Damit wird neben der Identifizierung schmerzauslösender Reize auch eine genetische Zuordnung zu bestimmten Markern möglich. Darüber hinaus kann die gezielte Veränderung der zellulären Eigenschaften patienteneigener sensorischer Neuronen durch die Applikation des Chemotherapeutikums untersucht werden. Dazu werden Messungen an den Zellen vor und nach der Substanzapplikation durchgeführt und miteinander verglichen. Dies ist die Basis für Komponenten des „Machine Learning“ der Bio2Integrate Software. Die Ergebnisse der klinischen Teilprojekte sind somit ein wesentlicher Bestandteil von Bio2Integrate.