Von Schnelltests über den Nachweis spezieller
Corona-Antikörper bis zur Produktion von Spezialtextilien sind an
Instituten der Zuse-Gemeinschaft, häufig in Kooperation mit Partnern aus
Wirtschaft und Wissenschaft, wichtige Innovationen im Kampf gegen COVID-19
entstan-den. Mit weiteren Fortschritten aus der anwendungsnahen Forschung
im Kampf gegen Corona ist in den kommenden Monaten zu rechnen. Teil 1
unserer Serie zur Corona-Forschung in der Zuse-Gemeinschaft.

Eine schnelle und zugleich zuverlässige Antwort auf die Frage nach einer
Infektion mit SARS-CoV-2 bietet ein von Hahn-Schickard und der Spindiag
GmbH entwickelter Schnelltest, der vor Ort bei den Patienten eingesetzt
werden kann. Nach der Probenahme per Abstrich im Rachenraum dauert es nur
etwa 40 Minuten, bis das Resultat in vergleichbarer Qualität zu Laborer-
gebnissen vorliegt. Der Abstrichtupfer wird direkt in die Testkartusche
eingebracht, wo die Probe mittels Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR)
vollautomatisiert analysiert wird. Das hat mehrere Vorteile: Die Patienten
erhalten ein schnelles Ergebnis, die Behandelnden sind aufgrund der
einfachen Bedienung vor Kontamination weitgehend geschützt und das
Gesundheitssys-tem wird entlastet. Der aktuellen Entwicklung sind viele
Jahre Vorlauffor-schung bei Hahn-Schickard auf dem Gebiet „Lab-on-a-Chip“
vorangegangen. Diese Technik eines Testsystems mit Kartusche und
Analysegerät wurde gemeinsam mit Spindiag zur Marktreife gebracht und nun
erfolgreich für die Herausforderung Corona angepasst.

Ohne ein externes Labor kommt auch ein neues System für einen Antigen-
Schnelltest aus, das maßgeblich in Thüringen entstand. In nur sechs
Monaten ist es einem interdisziplinären Entwicklerteam bestehend aus
Immunologen der fzmb GmbH, Forschungszentrum für Medizintechnik und
Biotechnologie, aus Bad Langensalza, Sensorexperten der ams AG Premstätten
(Österreich) und Schnelltest-Herstellern der Senova GmbH aus Weimar
gelungen, eine neuartige Schnelltestkassette zum Nachweis von SARS-CoV-2
(COVID-19) aus Rachenabstrichen zu entwickeln. In der digitalen „Green
Light“ benannten Testkassette läuft nach Probenaufgabe eine immunologische
Nachweisreaktion ab, deren Ergebnis vom eingebauten Spektralsensor erfasst
und über eine Bluetooth-Schnittstelle via Mobiltelefon in eine sichere
Cloud mit medizinischen Daten („medical cloud“) gesendet wird.
Diese sichere Cloud analysiert die Daten über eine chargenspezifische
Identifikationsnummer. Von Probenahme bis zum Vorliegen des Ergebnisses
dauert es nur 15 Minuten. An der fzmb GmbH wurden dafür die notwendigen
Bioreagenzien entwickelt.

Wer eine Infektion mit SARS-CoV2 durchgemacht hat, bietet für die
Medizinforschung wichtige Informationen zur Überwindung der Pandemie.
Beispiel Corona-Antikörpertests: Das NMI Naturwissenschaftliche und
Medizinische Institut erforscht aktuell in einer Studie mit mehreren
Tausend Probanden, wie stark die Abwehrkräfte gegen SARS-CoV2 unter
anderem bei Genesenen sind. Das geschieht durch eine parallele Testung der
individuellen Immunantwort gegen verschiedene Proteine bzw.
Proteinfragmente des neuartigen SARS-CoV2-Virus und weitverbreitete
endemische Coronaviren. „Unser Test richtet sich nicht nur auf ein,
sondern auf verschiedene Antigene“, erläutert NMI-Institutsdirektorin
Prof. Katja Schenke-Layland den NMI-Ansatz, der ihr zufolge nicht nur
erhöhte Aussagekraft, sondern auch verbesserte Zuverlässigkeit verspricht.
Der NMI-Antikörpertest kann wichtige Erkenntnisse auch für die Bewertung
der langfristigen Wirksamkeit von Impfstoffen liefern.

„In der Pandemie bewährt sich der starke Praxisbezug der anwendungsnahen
Forschung in der Zuse-Gemeinschaft. Wir wollen auch im kommenden Jahr
unseren Beitrag zur Überwindung der Coronakrise leisten“, erklärt der
Präsident der Zuse-Gemeinschaft, Prof. Martin Bastian.

Prof. Renate Oberhoffer-Fritz, Leiterin des Lehrstuhls für Präventive
Pädiatrie und Dekanin der Fakultät für Sport- und
Gesundheitswissenschaften der Technischen Universität München (TUM),
fordert nach aktuellen WHO-Empfehlungen: „Kinder und Jugendliche müssen
sich endlich mehr bewegen!“

Laut aktueller Statistiken der Weltgesundheitsorganisation (WHO) bewegen
sich 80 Prozent der Kinder und Jugendlichen nicht ausreichend. Zudem
ließen sich mehr als fünf Millionen vorzeitige Todesfälle jedes Jahr
vermeiden, wenn sich die Bevölkerung weltweit mehr bewegen würde. Aus
diesem Grund hat die WHO neue Aktivitätsempfehlungen für verschiedene
Bevölkerungsgruppen herausgegeben.

Unter anderem empfiehlt die neue Richtlinie allen Kindern und Jugendlichen
im Alter von fünf bis 17 Jahren, mindestens 60 Minuten pro Tag mit
moderater bis hoher Intensität aktiv zu sein. Zudem sollten hochintensive
Aktivitäten sowie solche, die Muskeln und Knochen stärken, an mindestens
drei Tagen pro Woche durchgeführt werden, da körperliche Aktivität bei
Kindern und Jugendlichen mit verbesserter körperlicher, geistiger und
kognitiver Gesundheit verbunden ist.

Weiterhin sprechen die neuen Richtlinien die Empfehlung aus, die Zeit, die
Kinder und Jugendliche im Sitzen verbringen, zu begrenzen. Dies betreffe
insbesondere die Zeit, die sie am Handy oder vor dem Computer verbringen.

Prof. Renate Oberhoffer-Fritz leitet den Lehrstuhl für Präventive
Pädiatrie der TU München, dessen Forschungsschwerpunkt die Prävention von
Erkrankungen, insbesondere des Herz-Kreislauf-Systems, im Kindes- und
Jugendalter ist.

Dabei werden kardiovaskuläre Risikofaktoren bei Kindern, Jugendlichen,
jungen Erwachsenen und Schwangeren untersucht, zudem etabliert der
Lehrstuhl nichtinvasive, alters- und geschlechtsspezifische Referenzdaten
und erfasst Determinanten der Sporttauglichkeit jugendlicher Sportler. Für
gesunde und chronisch kranke Kinder und Jugendliche werden
Bewegungskonzepte entwickelt und Präventionsprogramme evaluiert.

In Ihrer Funktion als Dekanin der Fakultät und Inhaberin des Lehrstuhls
für Präventive Pädiatrie ordnet Prof. Oberhoffer-Fritz die neuen
Aktivitätsempfehlungen der WHO ein:

Prof. Renate Oberhoffer-Fritz über…

…die Umsetzbarkeit der neuen Aktivitätsempfehlungen der WHO für Kinder und
Jugendliche:

„Die aktuellen WHO-Empfehlungen 2020 gehen von einer durchschnittlichen
körperlichen Aktivität von 60 Minuten pro Tag aus – beliebig über die
Woche verteilt, im Bereich mäßiger bis stärkerer Belastung überwiegend im
Ausdauerbereich. Dies ist durch die Sportstunden in der Schule oder im
Verein, aber auch in Form des täglichen bewegten Schulwegs zu Fuß oder mit
dem Fahrrad sowie mit jedem Spielsport in der Pause (Ballspielen,
Fangenspielen u. a.) zu erzielen. Für Kinder und Jugendliche, die bislang
eher inaktiv war, gibt es die ermutigende Botschaft: Jede Bewegung ist
besser als keine! Dies trifft auch für Kinder und Jugendliche mit
chronischen Erkrankungen oder Behinderungen zu, die in den WHO-
Empfehlungen ebenso als Zielgruppe genannt sind.“

…die positiven Effekte von regelmäßiger Bewegung und Aktivität auf Kinder
und Jugendliche:

„Regelmäßige Bewegung im Kindes- und Jugendalter hat positive
physiologische und funktionelle Effekte auf den sich entwickelnden
Organismus, zum Beispiel auf das Muskelwachstum und die Knochendichte, auf
die Leistungsfähigkeit des Herz-Kreislaufsystems sowie die Lungenfunktion,
auf den Zucker- und Lipidstoffwechsel. Außerdem auf exekutive Funktionen
wie Balance, Geschicklichkeit, Fein-und Grobmotorik sowie auf mentale
Gesundheit und letztlich auch auf die Gehirnleistung. Wer sich als Kind
regelmäßig bewegt und Sport treibt, nimmt diesen Lebensstil in das
Erwachsenenalter mit. Übrigens werden diese Effekte teilweise schon in die
Wiege gelegt: Körperliche Aktivität in der Schwangerschaft trägt zur
Gesundheit des Nachwuchses bei – daher gibt die WHO hierzu auch erstmals
gesonderte Empfehlungen.“

…Maßnahmen, durch die Kinder und Jugendliche zu mehr Bewegung und
körperlicher Aktivität motiviert werden können:

„Hier spielen sicher bewegungsfreundliche Angebote in der unmittelbaren
Umgebung eine große Rolle, zum Beispiel sichere Fahrradwege, ansprechend
gestaltete Pausenhöfe sowie vernünftig ausgestattete Sporthallen. Wichtig
ist aber auch die Vorbildfunktion der Eltern, Wochenenden aktiv zu
gestalten, sowie die Vielfalt moderner Sportangebote im Schul- und
Vereinssport.“

…die Auswirkungen der fortschreitenden Digitalisierung und der Entwicklung
von eSports auf die körperliche Aktivität von Kindern und Jugendlichen:

„eSports als sportlicher Gebrauch von Videospielen beinhaltet zwar eine
gewisse eigenmotorische Betätigung, taktisches Denken und kommunikative
Fähigkeiten, kann aber Sport und Bewegung keinesfalls ersetzen. Der
Einsatz digitaler Technologien kann allerdings dazu beitragen, körperliche
Aktivität zu fördern, zum Beispiel durch App-gesteuerte
Bewegungsinterventionen oder durch Nutzen digitaler Landkarten.“

…die Auswirkung der COVID-19-Pandemie auf die Aktivitätsempfehlungen der
WHO für Kinder und Jugendliche:

„Generell ist während der COVID-19-Pandemie ein verstärktes sitzendes
Verhalten zu erwarten. Dies sollte nach den neuen WHO-Leitlinien ein
bestimmtes altersentsprechendes Maß nicht überschreiten sollte, weil es
eben nicht gesundheitsfördernd oder besser eher gesundheitsschädlich ist.
Meist verbunden mit der sogenannten ‚screen time‘ sind negative
Auswirkungen auf Fitness, Körperkomposition und Stoffwechsel,
Sozialverhalten und Schlaf zu befürchten. Erste Studienergebnisse aus
Kanada belegen dies.“

Der mit 4.000 Euro dotierte 1. Platz beim Forschungspreis „Klinische
Forschung“ der DIVI-Stiftung geht im Jahr 2020 an ein deutsch-
schweizerisches Forschungsteam. Unter der Schirmherrschaft von Prof. Dr.
Stephan Marsch, Chefarzt der Intensivstation am Universitätsspital Basel,
untersuchten die insgesamt acht Medizinerinnen und Mediziner in einer
randomisierten Studie, welchen Effekt die Anwesenheit von Angehörigen bei
einer simulierten Reanimation auf die Arbeitsbelastung und das
Stressempfinden der Reanimierenden hat – mit überraschenden Ergebnissen.

„Mit dieser Arbeit bringt das Forscherteam neue Erkenntnisse über die
Bedeutung von anwesenden Familienangehörigen im Reanimationsprozess. Wir
freuen uns, dieses förderungswürdige Projekt unterstützen zu können“,
sagte Kongresspräsident Prof. Eckhard Rickels bei der Preisverleihung im
TV-Studio im Rahmen des virtuellen Jahreskongresses der Deutschen
Interdisziplinären Vereinigung für Intensiv- und Notfallmedizin (DIVI).

Dass es einen positiven psychologischen Effekt auf Angehörige hat, wenn
sie bei der Reanimation eines nahestehenden Menschen dabei sein dürfen,
ist bereits in einigen Studien nachgewiesen worden. Kaum Erkenntnisse gab
es bis dato allerdings darüber, welchen Einfluss die Anwesenheit eines
Angehörigen auf die Reanimierenden hat. Die randomisierte Studie der
Preisträger hatte daher zum Ziel, die Effekte auf die Arbeitsleistung und
das empfundene Stresslevel von Reanimierenden während einer simulierten
Reanimation zu messen. Welche Wirkung dabei eine spontane oder eine
designierte Teamleitung hat, wurde außerdem untersucht. Im Rahmen der
Kongresse der AG für Intensiv- und Notfallmedizin in Arnsberg wurden dafür
325 Reanimationsteam analysiert – bei der einen Hälfte war ein
Familienangehöriger, professionell gemimt durch einen Schauspieler,
anwesend, bei der anderen Hälfte nicht. „Wir haben uns die Arbeitsleistung
angeschaut, indem wir in Videovergleichen die „Hands-on-Zeit“ gemessen
haben. Zusätzlich haben wir über einen validierten Fragebogen die
subjektiv empfundene Arbeitsbelastung abgefragt“, erklärt Mareike Willmes-
Pflüger, Assistenzärztin im Bereich Kardiologie/Angiologie, Marienhospital
Herne, die zusammen mit Dr. Timur Sellmann, Chefarzt der Klinik für
Anästhesiologie und Intensivmedizin Ev. Krankenhaus Bethesda zu Duisburg,
die Erstautorenschaft bei der Studie innehat.

Familienangehörige beeinflussen die Arbeitsleistung nicht

Heraus kamen Studienergebnisse, die auch das Preisträger-Team überrascht
haben. Zum einen wurde festgestellt, dass anwesende Familienangehörige zu
einer signifikant höheren subjektiv empfundenen Arbeitsbelastung bei den
Reanimierenden führten, ohne jedoch die medizinische Teamleistung negativ
zu beeinflussen. „Das ist eine wichtige Erkenntnis. Denn viele Ärzte
nehmen an, dass ihre Arbeit darunter leidet, wenn ein Angehöriger anwesend
ist. Das tut sie aber nicht, wie wir beweisen konnten“, sagt Mareike
Willmes-Pflüger. Zum anderen kam bei der Studie heraus, dass eine
designierte Teamleitung zu einer geringeren verbalen Interaktion mit den
Familienangehörigen führte – allerdings ohne negativen Einfluss auf die
empfundene Arbeitsbelastung und die Teamleistung.

Mehr Selbstbewusstsein im Umgang mit Angehörigen ist nötig

„Uns ist es eine Herzensangelegenheit, dass Notfallmediziner mehr
Selbstbewusstsein bekommen, um die Anwesenheit von Familienangehörigen bei
der Reanimation zu erlauben. Wichtig wäre zum Beispiel, dass es noch mehr
Reanimationstrainings für sie gibt“, erklärt Dr. Timur Sellmann. Das
Preisgeld des DIVI-Forschungspreises von 4.000 Euro will sein Team
einsetzen, um die Forschung im Bereich Reanimation fortzusetzen. „Da gibt
es noch viele spannende Themen zu bearbeiten“, so Dr. Sellmann. „Und
Kolleginnen und Kollegen, die Interesse daran haben, diese Themen
voranzutreiben, sind herzlich willkommen.“

Über den DIVI-Forschungspreis

Der DIVI-Forschungspreis, auch bekannt als Posterwettbewerb, wird jährlich
im Rahmen des DIVI-Kongresses verliehen. Als wissenschaftliche
Fachgesellschaft möchte die DIVI damit der methodischen Diskussion einen
höheren Stellenwert einräumen. Die jeweils vier besten Abstracts aus den
Bereichen klinische und experimentelle Medizin werden von einer
Expertenjury vor dem Kongress bewertet und ausgewählt. Die jeweiligen
beiden Sieger erhalten 4.000 Euro, die zweiten 2.000 Euro und die Plätze 3
und 4 je
1.000 Euro.