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Hackathon: In 48 Stunden gegen die Coronapandemie

| Autor: Christian Lüttmann

Bei der aktuellen Coronakrise ist Zeit ein entscheidender Faktor. Dass man in nur 48 Stunden viel erreichen kann, belegen die Ergebnisse von über 800 Projektideen des Hackathons „Wir vs Virus“, den die Bundesregierung vergangenes Wochenende durchgeführt hat. Dabei spielte auch das Thema Coronatests eine Rolle. Fünf spannende Ansätze finden Sie in diesem Beitrag zusammengestellt.

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In einem Hackathon haben über 40.000 Teilnehmer Lösungsansätze für Probleme der Corona-Krise erarbeitet (Symbolbild).
In einem Hackathon haben über 40.000 Teilnehmer Lösungsansätze für Probleme der Corona-Krise erarbeitet (Symbolbild).
(Bild: gemeinfrei / Pexels )

Die Corona-Pandemie stellt die Gesellschaft vor ungeahnte Herausforderungen. Um die wirtschaftlichen Einbußen zu mildern, hat die Bundesregierung am 23. März 2020 finanzielle Hilfe in nie dagewesener Höhe zugesichert. Insgesamt soll eine Neuverschuldung von 153 Milliarden Euro erfolgen, um das Gesundheitswesen, Unternehmen und kleine Betriebe sowie Arbeitnehmer zu unterstützen.

Doch auch andere Strategien nutzt die Bundesregierung in ihrem Krisenmanagement. So initiierte sie für den 20. bis 22. März einen Hackathon, in dem ganz Deutschland dazu aufgerufen war, Ideen für die Herausforderungen der Corona-Krise zu entwickeln.

Über 42.000 Teilnehmer entwickelten an nur einem Wochenende Ideen, wie man die zahlreichen Herausforderungen der Corona-Krise besser bewältigen könnte. Die Themen umfassten etwa Kinderbetreuung, Social Distancing, Krisenkommunikation und Home Office. Und auch für die Coronatests entwickelten die Teilnehmer zahlreiche Ideen. Fünf davon stellen wir Ihnen im Folgenden vor:

1) Selber testen

Der Test auf das neuartige Corona-Virus beruht auf der so genannten PCR-Methode. Dazu wird ein Abstrich der Mund- oder Nasenschleimhaut genommen und ins Labor geschickt. Dort vervielfältigt man mittels einer enzymatischen Reaktion, der Polymerase-Kettenreaktion (PCR), das genetische Material des Virus. Mit entsprechenden Fluoreszenzmarkern kann man auf diese Weise sogar kleinste Viruskonzentrationen nachweisen.

Um die Pandemie möglichst effektiv einzudämmen, müssen so viele Menschen wie möglich schnell getestet werden. Doch die Arztpraxen kommen aufgrund der zahlreichen Patientenanfragen an ihre Kapazitätsgrenze. Als Lösung schlägt das Hackathon-Team Corona One vor, die Abstriche von den Patienten selbst machen zu lassen. Dies hätte gleich mehrere Vorteile. Zum einen vermeidet der Patient damit Kontakte mit anderen Menschen auf dem Weg zum Arzt und beim Arzt selbst, was das Ansteckungsrisiko minimiert. Zum anderen wird so das personal in Arztpraxen entlastet und kann sich auf die medizinische Betreuung ihrer Patienten konzentrieren.

Schwierigkeiten könnte die Verlässlichkeit solcher Heim-Tests bereiten. Sie bergen die Gefahr, dass durch unsachgemäß durchgeführte Abstriche falsch-negative Ergebnisse erhalten werden. Selbst bei professionell durchgeführten Abstrichen wird in einigen Fällen ein zweiter Test zur Absicherung angeordnet – auch weil sich das Virus zum Teil erst Tage nach einer Infektion überhaupt nachweisen lässt (die Inkubationszeit kann bis zu zwei Wochen betragen).

Das Corona One Team sucht nun Ärzte, um sich professionelle Beratung für ihr Projekt zu holen. Weitere Details erfahren Sie in dem Video-Pitch des Projektes:

2) Ressourcen verteilen

Die klinische Infrastruktur arbeitet in diesen Tagen an ihrer Belastungsgrenze. Doch während es in den einen Laboren zu Probenstaus beim Abarbeiten der Coronatests kommt, müssen anderswo Forschungseinrichtungen ihren Betrieb einschränken oder sogar vollständig einstellen – z.B. wenn es einen bestätigten Infektionsfall innerhalb der Belegschaft gibt.

Das Hackathon-Team Lab Share möchte einen Weg schaffen, die freigewordenen Ressourcen möglichst effektiv zu nutzen. Ob es nun ungenutzte Geräte sind, wie die für die PCR-basierten Coronatests nötigen Thermocycler, oder die Expertise von Wissenschaftlern, die aufgrund der Krise nicht ihrer eigentlichen Arbeit nachgehen können. Mithilfe einer App will das Team Angebot und Nachfrage zusammenführen und so die Effektivität in den Testlaboren steigern. Im Video-Pitch verdeutlichen die Entwickler den Nutzen ihrer vorgeschlagenen Plattform:

3) Proben vermischen

Bei den Tests auf das neuartige Coronavirus sind sowohl Zeit als auch die Verfügbarkeit an Testmaterial wertvolle Ressourcen, die bestmöglich genutzt werden müssen. Der Test selbst ist in wenigen Stunden durchgeführt. Doch die verfügbaren Testmaterialien und Analysegeräte sorgen aufgrund der hohen Probenlast für längere Wartezeiten.

Auch hier macht das Hackathon Team Co-Split einen Vorschlag: Statt jede Probe einzeln zu analysieren, könnten größere Gruppen von Proben gezielt gemischt und dann gemeinsam getestet werden. Die Idee dahinter: Solange der Anteil der tatsächlich infizierten Patienten gering ist, können mit dem Verfahren schnell viele Negativ-Proben identifiziert werden. In den Gruppen mit positivem Testergebnis werden dann nach und nach kleinere Untergruppen getestet, die Negativ-Befunde wieder aus dem Probenpool entfernt und die verbliebenen Proben in neue Untergruppen gemischt – bis schließlich die einzelnen infizierten Personen übrig bleiben. In ihrem Pitch-Video veranschaulichen die Hacker das Prinzip an einem Beispiel:

Nach Aussage des Teams ließen sich so 128 Menschen mit nur 24 statt 128 einzelnen Tests auf das Coronavirus testen. Diese Methode ist jedoch nur bei einem geringen Anteil von Infizierten tatsächlich vorteilhaft (in dem Modell des Teams wird von einer Infiziertenquote von 1,5% ausgegangen). Wenn der Anteil der Infizierten in der Testgruppe zu hoch wird, müssen zu viele Untergruppen erstellt werden und die Spezifität, also die Sicherheit von negativen Ergebnissen, sinkt, so die ersten Modellrechnungen des Co-Split-Teams. Die Mitglieder wollen nun gemeinsam mit Ärzten prüfen, ob diese Art der Testung auch im realen Laborbetrieb durchzuführen ist.

4) Testprozedere digitalisieren

Selbst wenn die Laborkapazitäten optimiert und die Testzeiten weiter reduziert werden, bleibt immer noch ein erheblicher bürokratischer Aufwand übrig. Proben müssen registriert und Patienten zugeordnet werden. Patienten müssen über die Befunde informiert und ggf. zu Kontrolluntersuchungen eingeladen werden. Getestete Personen müssen im schlimmsten Fall mehrmals lange Wartezeiten am Telefon oder in der Arztpraxis in Kauf nehmen. So berichtet Zeit Online am 21. März 2020, dass in Hamburg bei den entsprechenden Hotlines am Tag rund 20.000 Anrufe eingehen, von denen nur 1000 beantwortet werden können.

Dies möchte das Hackathon-Team Health19 größtenteils vermeiden. Mit einer zentralen App, die den kompletten Testablauf organisieren soll. Hier kann der Patient eine erste virtuelle Anamnese per Fragebogen ausfüllen und wird dann zu weiteren Maßnahmen beraten. Den Coronatest könnte der Patient im Idealfall selbst per Testkit durchführen (vgl. Lösung „1: Selber testen“ von Team Corona One) und in einer entsprechenden Annahmestelle beim Arzt einwerfen. In jedem Fall soll die App die Terminvergabe beim Arzt vereinfachen und so Wartezeiten in der Praxis minimieren. Markiert mit einem QR-Code soll sich die selbstständig oder vom Fachpersonal entnommene Probe dann sowohl vom Patient wie auch von den Labormitarbeitern sicher identifizieren lassen. Den aktuellen Teststatus sowie das Ergebnis soll der Patient über die App einsehen können.

Im Idealfall würde mit einer zentralen App zudem ein großer, einheitlicher Patientendatensatz entstehen, der etwa für Big Data Analysen eine wertvolle Grundlage böte. In ihrem Video-Pitch skizziert das Team Health19 seine Projektidee:

5) Dunkelziffer erfassen

Die Verbreitung des Coronavirus ist nur schwer zuverlässig abzuschätzen. Nicht nur liegen die Testergebnisse zeitlich oft Tage hinter der Infektion des Erkrankten zurück. Auch liegen oft nur Daten von den Personen vor, die schwere Krankheitssymptome zeigen und sich deshalb an ihren Arzt wenden. Mild oder gar symptomfrei verlaufende Infektionen werden somit kaum erfasst.

Dass die Dunkelziffer der Coronainfektionen aber ein wichtiger Faktor ist, betont die Hackathon-Gruppe „Repräsentative Corona Tests“. Mit dem Wissen über die tatsächliche Ausbreitung der Infektion ließe sich etwa der Erfolg von Präventionsmaßnahmen wie Social Distancing besser beurteilen. Und auch das Erreichen der so genannten Herden-Immunität könnte man so zuverlässiger abschätzen – also den Punkt, an dem etwa 70% der Bevölkerung erkrankt waren und die Zahl der Neuansteckung durch die gebildeten Immunitäten zurückgeht.

Das Team schlägt daher einen randomisierten Test an rund 10.000 Bürgern vor, um eine repräsentative Aussage über die tatsächliche Infektionsausbreitung in Deutschland zu erhalten. Diese Idee würde sicherlich den Modellen der Forscher helfen, die Verbreitung des Virus besser vorherzusagen. Derzeit scheint es aber schon für die akuten Fälle kaum genug Testkapazität zu geben, um ein solches zusätzliches Probenaufgebot stemmen zu können.

Fazit

Unabhängig, wie wahrscheinlich die Realisierung der einzelnen Projekte ist: Die Ergebnisse des Hackathons „Wir vs Virus“ zeigen, dass die Gesellschaft in der Lage ist, schnell und kreativ auf eine so gewaltige Krise wie die Corona-Pandemie zu reagieren. Und sicherlich wird der Input aus einigen der Projekte dabei helfen, die Corona-Pandemie schneller in den Griff zu bekommen.

Eine Übersicht über alle eingereichten Projekte in 48 Kategorien ist auf der Webseite des Hackathons zu finden. Durch Liken der einzelnen Projektvideos auf Youtube kann man übrigens für die Vergabe des Publikums-Siegers stimmen.

Dieser Beitrag stammt von unserem Partnerportal Laborpraxis.de.

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