BEDEUTUNG

Klinische, molekulare und funktionelle Biomarker für PROgnose, Pathomechanismen und Behandlungsstrategien von CoVID-19

HINTERGRUND

SARS-CoV-2 (Severe-Acute-Respiratory- Syndrome-Corona-Virus-2; Schweres Akutes Respiratorisches Syndrom-Coronavirus-2) ist ein Coronavirus, das sich seit Dezember 2019 weltweit ausgebreitet hat. Als COVID-19 (COronaVIrus Disease 2019) wird die Erkrankung durch SARS-CoV-2 bezeichnet. Im März 2020 stufte die WHO¹ die Viruserkrankung COVID-19 als pandemisch ein.

Infektionen mit SARS-CoV-2 zeigen klinisch ein breit gefächertes Spektrum an Symptomen. Die Patienten können asymptomatisch sein, aber auch schwerste, lebensbedrohliche Manifestationen aufweisen. Typisch sind Infektionen der oberen Atemwege und unkomplizierte Pneumonien bis hin zu schweren Pneumonien mit Lungenversagen und hoher Mortalität. Neben der Lunge können zudem weitere Organe und Organsysteme in Mitleidenschaft gezogen werden. 

Das neuartige Coronavirus stellte Ärzte und Ärztinnen, Forscher und Forscherinnen vor völlig neue Herausforderungen und Fragestellungen. Schon zu Beginn der Pandemie wurde ein Mangel im klinischen Management offensichtlich – eine Folge fehlender Kenntnisse über den Erreger, fehlender Medikamente und unzureichender Therapieregimen. Neben der Entwicklung einer Impfung stand die Suche nach rasch wirksamen Arzneimitteln gegen die Infektion und die sie begleitende Symptome im Fokus, mit dem vorrangigen Ziel, die Mortalität der schwer kranken Patienten zu senken. Voraussetzung dafür waren fundierte Kenntnisse über die Pathomechanismen hinter COVID-19. Dabei zeigte sich, dass sich COVID-19-assoziierte Lungenentzündungen und Lungenschäden in relevanten Details von denen bislang bekannten Atemwegsinfekten unterscheiden, insbesondere auch von den viralen Infektionen wie etwa der Influenza. Ein wesentlicher Unterschied: COVID-19 wird wesentlich durch eine fehlgeleitete, mitunter überschießende Reaktion des körpereigenen Immunsystems verursacht. Verantwortlich für Schäden der Lunge, die eine Beatmung notwendig machen, ist demnach keine direkte Zerstörung der des Organs durch die Vermehrung des Virus. Vielmehr stößt das Virus massive entzündliche Prozesse an, die maßgeblich für die schweren Verläufe sind. Experimentelle Daten zeigen, dass das Immunsystem, und dabei insbesondere Monozyten und Makrophagen, sehr heftig auf den Kontakt mit SARS-CoV-2 reagieren. Sie senden inflammatorische Botenstoffe aus, die eine starke Entzündungsreaktion hervorrufen. Gerade bei schweren Verlaufsformen scheinen sie vom Immunsystem nicht immer beherrschbar zu sein.² 

Angesichts der unterschiedlichen Pathomechanismen stellte sich die Frage, ob die bislang für Pneumonien festgelegten spezifischen Therapiestrategien in der Patientenversorgung auch bei einer COVID-19-Erkrankung anwendbar sind oder ob die Therapie von COVID-19 den veränderten Erfordernissen angepasst werden muss. Die PROVID-Studie machte sich auf die Suche nach Antworten. 

STUDIENZIELE

Ziel des Verbundprojekts PROVID war es, die patienten- und virusabhängigen Mechanismen zu charakterisieren, die mit dem klinischen Erscheinungsbild von COVID-19 assoziiert sind, um die Patientenversorgung durch Fortschritte in der Risikobewertung und im klinischen Management zu verbessern. Dabei sollten aus dem sehr heterogenen klinischen Erscheinungsbild von COVID-19 Rückschlüsse für ein etwaiges Therapieregimen gezogen werden. Für dieses spezifische Vorhaben galt es zunächst die patienten- und virusabhängigen Mechanismen zu charakterisieren, die mit dem klinischen Erscheinungsbild von COVID-19 assoziiert sind. Es sollte geprüft werden, ob bestimmte Wirtsfaktoren den Schweregrad und/oder den Verlauf von Covid-19 bestimmen. Weiterhin wird erforscht, ob sich klinische, molekulare und funktionelle Biomarker von Covid-19 Patienten gegenüber Patienten mit Lungenentzündungen durch andere Erreger unterscheiden. Ebenfalls relevant ist, ob spezifische molekulare Marker den Schweregrad der Erkrankung beschreiben und möglicherweise für die Entwicklung einer gezielten Therapie von Covid-19 geeignet sind.

ZEITRAHMEN

24 Monate, 01.06.2020-31.05.2022

STUDIENTEILNEHMER

Erwachsene Patienten mit einem positiven Erregernachweis von SARS-CoV-2, die in einem Krankenhaus vor allem stationär behandelt werden.

Über 700 an COVID-19 erkrankte Patienten, rekrutiert über die erfolgreichen CAP- Rekrutierungsplattformen CAPNETZ, PROGRESS und CAPSyS wurden longitudinal über mehrere Studientage auf klinischer und molekularer Ebene charakterisiert.

STUDIENORTE

Universitätskliniken und Krankenhäuser, die an der CAPNETZ- oder der PROGRESS-Studie teilnehmen

METHODIK

Longitudinale, multizentrische Beobachtungsstudie mit Biomaterialsammlung zu verschieden Zeitpunkten innerhalb der Studienlaufzeit

VISITENSTRUKTUR

PARTNER

CAPNETZ STIFTUNG, Charité-Universitätsmedizin Berlin, Universität Leipzig IMISE

Die CAPNETZ STIFTUNG stellte für die Ziele des Projektes die zentrale und über Jahre etablierte Studieninfrastruktur für die Patientenrekrutierung bereit. Die seit dem Jahr 2002 bestehende CAPNETZ-Studie wurde an die spezifischen Anforderungen der COVID-19 Forschung im PROVID-Verbund anpasst. Sie war unter anderem für die Rekrutierung von 400 COVID-19 Patienten verantwortlich, um ein definiertes Patientenkollektiv mit der entsprechenden Daten- und Biomaterialsammlung für Durchführung und Erreichung der Forschungsziele des Gesamtvorhabens PROVID zur Verfügung zu stellen. Zudem arbeitete die CAPNETZ STIFTUNG eng mit dem Institute for Medical Informatics, Statistics, and Epidemiology (IMISE) in Leipzig an der Entwicklung einer gemeinsamen COVID-19-Datenbank bestehend aus drei unterschiedlichen Datenerfassungssystemen zusammen. Es galt kombinierte und vergleichende Analysen zwischen der COVID-19-Erkrankung und Pneumonien verursacht durch andere Erreger zu erleichtern.

Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 01KI20160B gefördert.

  • PROVID-CAPNETZ: PROVID-CAPSyS – Systemmedizin von COVID-19, Erweiterungsstudie zu PROVID-PROGRESS: Prospektive, längsschnittliche, multizentrische Beobachtungsstudie mit Materialasservierung für molekulare Analysen des Hosts und des Lungen-Mikrobioms.
  • PROVID-CAPSyS: PROVID-CAPSyS – Systemmedizin von COVID-19, Erweiterungsstudie zu PROVID-PROGRESS: Prospektive, längsschnittliche, multizentrische Beobachtungsstudie mit Materialasservierung für molekulare Analysen des Hosts und des Lungen-Mikrobioms. 
  • PROVID-PROGRESS: Eine prospektive, längsschnittliche, multizentrische Beobachtungsstudie mit Materialasservierung für genomische, transkriptomische und proteomische Analysen zur Identifizierung klinischer, molekularer und funktioneller Biomarker für PROgnose, Pathomechanismen und Behandlungsstrategien von COVID-19 (PROVID-PROGRESS