DECIPHER
Das DECIPHER-Konsortium hat sich zum Ziel gesetzt, den Bereich der In-vitro-Diagnostik (IVD) am Point-of-Care (POC) zu revolutionieren, indem es zum ersten Mal einen echten quantitativen POC-Test von der Probe bis zum Ergebnis auf der Grundlage eines umfunktionierten Glukosemessgeräts entwickelt. Durch eine sozioökonomische Systemanalyse und auf künstlicher Intelligenz (KI) basierende Modelle soll eine effiziente und effektive Umsetzung vor Ort unterstützt werden.
Projektpartner
- Polymer Competence Center Leoben (PCCL)
- KU Leuven (KUL), Koordinator
- Joanneum Research (JR)
- Montanuniversität Leoben (MUL)
- Institute of Tropical Medicine Antwerp (ITM)
- Carnegie Mellon University (CMU)
- EPCON (EPC)
- Temicon (TEM)
- Medicins Sans Frontieres (MSF)
- Center National de Formation et de Recherche en Santé Rurale de Maferinyah (CNFRSR)
- Institut National de Recherche Biomedicale (INRB)
Motivation und Ziele
Das DECIPHER-Konsortium entwickelt ein innovatives mikrofluidisches Pflaster, das sowohl die (Selbst-)Entnahme von Bioflüssigkeiten über hohle Mikronadeln (HMN) als auch die sofortige Analyse dieser Probe auf demselben Pflaster autark ermöglicht und ein quantitatives Ergebnis liefert, das mit einem umfunktionierten Glukosemessgerät abgelesen werden kann.
Das DECIPHER-Projekt konzentriert sich auf virale hämorrhagische Fieber (VHF), d. h. Ebola- und Lassa-Viren, denn diese Viren sind:
- Hochgradig ansteckend und von Mensch zu Mensch übertragbar
- lebensbedrohlich und weisen eine hohe Sterblichkeitsrate auf
- Frühzeitige Diagnose in der POC ist schwierig
- Keine wirksamen Medikamente oder Impfstoffe
- Hohe Prävalenz in Ländern mit niedrigem und mittlerem Einkommen, die ein Reservoir für mehrere Zoonosekrankheiten mit Pandemiepotenzial darstellen
DECIPHER trägt zum Pandemievorsorgeprogramm der EU bei, indem es innovative und flexible Lösungen bereitstellt, die kurzfristig zur Erkennung von Pandemiebedrohungen eingesetzt werden können. In diesem Zusammenhang ist die Flexibilität einer IVD-Infrastruktur von entscheidender Bedeutung, da die Quelle der nächsten großen Pandemie nicht vollständig vorhergesagt werden kann. Daher wird im Rahmen des DECIPHER-Projekts ein vielschichtiger Ansatz verfolgt, der quantitative molekulare IVD-Tests mit KI-basierter prädiktiver Krankheitsmodellierung kombiniert, um anschließend die sozioökonomische Nachhaltigkeit dieses Ansatzes zu bewerten.
Aus diesem Grund hat DECIPHER einen bereichsübergreifenden Charakter: Es befasst sich mit verschiedenen komplementären Wachstumsmärkten, arbeitet mit akademischen, industriellen und gesellschaftlichen Akteuren zusammen und befasst sich mit mehreren politischen Prioritäten der EU sowie den WHO-Zielen für nachhaltige Entwicklung:
- Unterstützung des Kampfes gegen Epidemien von vernachlässigten Tropenkrankheiten mit neuartigen IVD-Lösungen (eine rechtzeitige Diagnose am POC ist der Schlüssel zur Verhinderung der Ausbreitung von Pandemien)
- Sicherstellung des allgemeinen Zugangs zu hochwertigen grundlegenden Gesundheitsdiensten mit einem Gerät für POC-Einstellungen
- Entwicklung und Schulung von Gesundheitspersonal in Entwicklungsländern, wie das Engagement von CNFRSR (Guinea), INRB (DRK) und MSF (mit VHF-Projekten in Nigeria) zeigt
- Stärkung der Kapazitäten aller Länder für Frühwarnung, Risikominderung und Management nationaler und globaler Gesundheitsrisiken durch die Bereitstellung neuer Instrumente für schnelle medizinische Entscheidungen
Stärkung und Förderung der sozialen und wirtschaftlichen Eingliederung aller Menschen
Hauptziele
Das DECIPHER-Konsortium revolutioniert den IVD-POC-Bereich, indem es zum ersten Mal einen echten quantitativen Probe-zu-Ergebnis-POC-Test entwickelt. Dies wird durch den Bau eines DECIPHER-Pflasters erreicht, das in der Lage ist:
- (Selbst-)Probenahme von Bioflüssigkeiten über HMNs
- Sofortige Analyse dieser Probe auf demselben Pflaster
Um dies zu erreichen, implementiert DECIPHER:
Molekulare Bioassays
Auf der Grundlage innovativer DNA-Nanotechnologie werden RT-RPA-Bioassays (Reverse Transcription Recombinase Polymerase Amplification) untersucht, um eine hervorragende Spezifität und Empfindlichkeit für das Management des viralen hämorrhagischen Fiebers (Ebola- und Lassa-Viren) zu erreichen. Dies ist von entscheidender Bedeutung, um infizierte Personen in einem früheren Stadium zu identifizieren, um die Ausbreitung des Ausbruchs zu verhindern und um eine hohe von einer niedrigen Viruslast zu unterscheiden, was wiederum die Behandlung der Patienten erleichtert.
Quantitative Ablesung
Die quantitative Ablesung erfolgt mit einem („umfunktionierten“) allgegenwärtigen, gut akzeptierten, kostengünstigen und einfach zu bedienenden Glukosemessgerät. So wird das quantitative DECIPHER-Pflaster die globale diagnostische Forschung diversifizieren und beschleunigen, um grenzüberschreitende Gesundheitsbedrohungen zu bekämpfen und die derzeitige Führungsrolle der EU in Forschung und Entwicklung zu stärken.
Hochdurchsatz-Mikrofertigung
Die Rolle-zu-Rolle-Nanoimprint-Technologie mit neuartigen biokompatiblen Photopolymeren wird eingesetzt, um eine Fertigungslinie mit hohem Durchsatz für DECIPHER-Pflaster (Mikrofluidik und HMNs) zu errichten.
KI-gestützte sozioökonomische Systemanalyse
Die sozioökonomische Systemanalyse und ein KI-gestütztes Tool werden eingesetzt, um neue Erkenntnisse für die Entscheidungsunterstützung bei der Einführung und Ausweitung neuer IVD zu gewinnen. Dies ermöglicht eine dynamische Ressourcenzuweisung in Abhängigkeit vom Krankheitsrisiko, den gesetzten Zielen und den verfügbaren Kapazitäten und damit eine effektivere und effizientere Umsetzung vor Ort.
Bewertung des Lebenszyklus
Studien zur Ökobilanzierung werden zu den Produktionsschritten und den Auswirkungen der verschiedenen Verwendungs- und End-of-Life-Szenarien des DECIPHER-Pflasters durchgeführt, wobei die Dynamik des sozioökonomischen Systems berücksichtigt wird.
Ziele und Vorgangsweise
Um eine solche echte quantitative POC-Lösung von der Probennahme bis zum Ergebnis anbieten zu können, konzentriert sich die DECIPHER-Wertschöpfungskette auf (1) neuartige quantitative molekulare Bioassays, (2) analytische und klinische Validierung (sowohl retrospektiv als auch prospektiv), (3) KI-basierte Modelle, (4) sozioökonomische/Systemanalyse und (5) Lebenszyklusbewertung, zusätzlich zu Innovationen bei Hochdurchsatz-Herstellungsverfahren auf der Grundlage neuartiger Photopolymere, Mikrofluidik und HMNs. Diese echte Interdisziplinarität wird durch das sehr erfahrene DECIPHER-Konsortium mit Partner:innen aus drei Universitäten, fünf Forschungsinstituten, zwei Unternehmen und einer Nichtregierungsorganisation aus sechs Ländern repräsentiert. Das Projekt wird von der KU Leuven koordiniert.
Das DECIPHER-Konsortium ist interdisziplinär und bringt viele Expert:innen entlang der Wertschöpfungskette der Point-of-Care-In-vitro-Diagnostik zusammen. Das Thema ist von hoher gesellschaftlicher Relevanz, da dezentrale Diagnostik in Kombination mit KI-basierter prädiktiver Krankheitsmodellierung in Zukunft immer wichtiger werden wird, um den Ausbruch neuer Pandemien zu verhindern. Im Rahmen des Projekts entwickelt das PCCL stimuli-responsive Photopolymere, die mittels Nanoimprint-Lithographie mikrostrukturiert werden können und so als Materialbasis für das mikrofluidische Pflaster dienen.“
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Fördergeber
Gefördert durch die Europäische Union (Grant Agreement No. 101137242). Die geäußerten Ansichten und Meinungen sind jedoch ausschließlich die des Autors/der Autoren und spiegeln nicht notwendigerweise die der Europäischen Union oder der Bewilligungsbehörde des Forschungs- und Innovationsprogramms „Horizont Europa“ der Europäischen Union wider. Weder die Europäische Union noch die Bewilligungsbehörde können für sie verantwortlich gemacht werden.
