FibrinoQuick - AK Schmitz

FibrinoQuick

FibrinoQuick – Ein Fibrinogen-Schnelltest zur sicheren und effizienten Therapie bei Blutungen

Die Blutgerinnung ist ein lebenswichtiger Prozess, der im Körper exakt gesteuert wird, damit es weder zu Thrombosen noch zu Blutverlust kommt. Fibrinogen wird bei der Blutgerinnung durch Thrombin zu Fibrin umgewandelt, das zum Blutgerinnsel aggregiert und so die Blutung stoppt.

Bild: K. Hamacher, K. Schmitz,
J. Hönes, C. Weber
Abbildung 1: Fibrinogen ist der wichtigste Gerinnungsfaktor. (Bild: K. Schmitz)

Schwere Blutungen im Zusammenhang mit Operationen oder Unfällen führen häufig zu einem Mangel von Fibrinogen, der zu Gerinnungsstörungen und damit zum Verbluten führen kann. Dieser lebensbedrohliche Mangel kann heute durch gezielte Gaben eines Fibrinogenkonzentrates behoben werden. Der nicht indizierte Einsatz dieses Konzentrates ist kostspielig und kann zu Komplikationen wie Thrombosen führen. Die schnelle Analyse der Fibrinogenkonzentration ermöglicht die effiziente Behandlung von Gerinnungsstörungen und kann daher Leben retten (siehe Abbildung 2).

Bild: K. Schmitz
Abbildung 2: Ein Schnelltest ermöglicht die effiziente Behandlung von Gerinnungsstörungen. (Bild: K. Hamacher, K. Schmitz, J. Hönes, C. Weber)

Die Verfahren nach dem Stand der Technik basieren auf der Spaltung des Fibrinogens zum Fibrin durch das Enzym Thrombin (siehe Abbildung 1). Die Fibrinogenkonzentration wird über die Eigenschaften des Gerinnsels bestimmt. Die Standardmethode, das Verfahren nach Clauss, misst die Trübung der Probe. Als Alternative können viskoelastische Verfahren eingesetzt werden. Diese Verfahren leiten aus den Gerinnseleigenschaften einen Ersatzwert ab, liefern also keinen Konzentrationswert. Darüber hinaus sind sie störanfällig gegenüber Blutzusätzen, die bei stark blutenden Patienten verabreicht werden. Die bisher schnellsten viskoelasitischen Analyseverfahren liefern eine zu ungenaue Abschätzung nach etwa 10 Minuten und das nur, wenn das Messgerät direkt im OP aufgestellt würde, was aus Platz und Kostengründen in der Regel nicht möglich ist.

Einen ausreichend schnellen und genauen, sowie kostengünstigen und leicht zu handhabenden Test gibt es noch nicht. Mit FibrinoQuick wurde nun ein neuartiges Verfahren entwickelt, das Messwerte in weniger als 5 Minuten liefert. Es kompensiert Schwankungen in der Enzymaktivität und kann ohne zeitaufwändige Nachkalibrierung mit einer einmal erstellten Kalibrierfunktion betrieben werden.

Der Nachweis von Fibrinogen erfolgt nach dem FibrinoQuick-Verfahren über die gleichzeitige Umsetzung von Fibrinogen und einem signalerzeugenden Substrat durch das Enzym Thrombin. Je mehr Fibrinogen vorhanden ist, desto weniger Substrat wird umgesetzt und desto weniger Signal wird gemessen (siehe Abbildung 3)

Bild: K. Schmitz
Abbildung 3: Funktionsprinzip des kompetitiven enzymatischen Schnelltests FibrinoQuick: Je mehr Fibrinogen vorhanden ist, desto weniger signalgebendes Substrat wird umgesetzt. (Bild: K. Schmitz)

Um Schwankungen der Enzymaktivität zu kompensieren, wird die Messung einer Probe simultan in zwei Kompartimenten durchgeführt (siehe Abbildung 4). Im ersten ist die Substratkonzentration hoch, so dass überwiegend die Umsetzung des Substrats beobachtet wird. Im zweiten ist die Substratkonzentration niedrig, so dass die Kompetition durch Fibrinogen messbar wird. Bei der Verrechnung beider Umsatzgeschwindigkeiten wird die Enzymaktivität eliminiert.

Bild: K. Schmitz und J. Hönes
Abbildung 4: Kompensation von Schwankungen der Enzymaktivität durch Messung in zwei Kompartimenten. (Bild: K. Schmitz und J. Hönes)

Basierend auf dem zum Patent angemeldeten Verfahren soll ein Schnelltestsystem entwickelt werden, das, ähnlich wie die heute marktüblichen Glukosetestsysteme, preisgünstig produziert und nach kurzer Einweisung zügig am Patienten eingesetzt werden kann.

Für die die Entwicklung eines solchen Systems suchen wir nach Kooperationspartnern.

Dieser Schnelltest wäre ein disruptiver Technologiesprung, durch den die Vorteile der Therapie mit Fibrinogen voll ausgeschöpft werden. Er könnte Fibrinogentest und -therapie zu einem weltweiten Durchbruch verhelfen. Bei einem angenommenen Verkaufspreis von 7,- € wäre kurzfristig allein in Deutschland ein Marktpotential von 3 Mio. Tests entsprechend 21 Mio. €/Jahr zu erzielen. Nach etlichen Jahren der Marktentwicklung wäre ein weltweites Potential von mehreren 100 Mio. €/Jahr möglich (siehe Abbildung 5).

Bild: K. Schmitz und J. Hönes
Abbildung 5: Marktpotenzial von FibrinoQuick. Ausgehend von den Patientenzahlen und Fibrinogenverbrauch am Universitätsklinikum Frankfurt wurde die Zahl der 2016 im Zusammenhang mit der Fibrinogentherapie durchgeführten Fibrinogentests ermittelt. Es ist davon auszugehen, dass bei Verfügbarkeit eines preisgünstigen Schnelltests auch bei anderen Indikationen gemessen wird und der Test nicht nur in Deutschland, sondern auch in anderen Industrienationen verwendet werden wird. Die Zahlen sind als erste und entsprechend unsichere Prognose zu verstehen. (Bild: K. Schmitz und J. Hönes, Daten)

Derzeit arbeiten wir daran, die optimale Protease und das passende signalgebende Substrat für diesen enzymatischen Schnelltest zu entwickeln sowie umfangreiche Daten über die Leistungsfähigkeit des Verfahrens zu erheben.

Dieses Projekt wird in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Dr. Christian Weber vom Universitätsklinikum Frankfurt durchgeführt.

Logo Universitätsklinikum Frankfurt
Logo Pioneer Fund, Tu Darmstadt,Entega

Dieses Projekt wird vom Pioneer Fund, der entega und der TU Darmstadt in der Programmlinie Activator gefördert.

Zum Patent

Präsentation FibrinoQuick-Demo

Patient Blood Management Netzwerk

Standpunkt der WHO zum Patient Blood Management

Point of Care Gerinnungsdiagnostik gemeinsame Empfehlung der anästhesiologischen und chir. Fachgesellschaften zur Realisierung eines PBM-Programms