Smartwatches und Fitnessarmbänder zeigen individuelle physiologische Reaktionen auf COVID-19-Impfstoff
Wissenschaftler finden digitale Biomarker, die mit einer impfstoffinduzierten Immunantwort in Verbindung gebracht werden könnten
Eine neue digitale Gesundheitsstudie von Forschern von Scripps Research zeigt, wie Daten von tragbaren Sensoren, wie Smartwatches und Fitnessarmbändern, die physiologische Reaktion einer Person auf die COVID-19-Impfung verfolgen können.
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In der Studie, die in der Zeitschrift npj Digital Medicine veröffentlicht wurde, wurden Sensordaten zu Schlaf, Aktivität und Herzfrequenz von mehr als 5.600 Personen analysiert. Das Team stellte unter anderem fest, dass die durchschnittliche Ruheherzfrequenz der Teilnehmer am Tag nach der Impfung deutlich anstieg. Der Effekt schien nach der zweiten Dosis des Moderna-Impfstoffs im Vergleich zum Pfizer-BioNTech-Impfstoff stärker und bei jüngeren Personen ausgeprägter zu sein.
Laut dem Hauptautor Giorgio Quer, PhD, Direktor für künstliche Intelligenz am Scripps Research Translational Institute, ist diese Studie ein erster Schritt zur Quantifizierung der physiologischen Reaktion auf die Impfung bei Einzelpersonen unter Verwendung kommerzieller Sensoren.
"Die Untersuchung der physiologischen Signale in der Zeit um die Impfung herum kann uns helfen, die Variabilität der Impfstoffreaktion zwischen den Menschen sowie die Veränderungen einer individuellen Norm durch die Impfung besser zu verstehen", sagt Quer. "Da diese individuellen Veränderungen auf die anfängliche Immunreaktion einer Person auf den Impfstoff zurückzuführen sind, können sie möglicherweise dazu beitragen, die künftige Entwicklung von Impfstoffen zu steuern, um ihre Wirksamkeit und Sicherheit zu optimieren und präzisere, individualisierte Impfschemata zu ermöglichen."
Die Forscher entnahmen ihre Daten einem größeren Projekt mit der Bezeichnung Digital Engagement and Tracking for Early Control and Treatment (DETECT), das im März 2020 als Reaktion auf das Auftreten und die schnelle Ausbreitung von SARS-CoV-2, dem Virus, das COVID-19 verursacht, gestartet wurde. DETECT ist eine mobile Forschungsplattform, die es den Teilnehmern ermöglicht, physiologische und verhaltensbezogene Daten, die über ein Fitnessband oder eine Smartwatch erfasst werden, sowie manuell eingegebene Symptome, Testergebnisse und den Impfstatus zu teilen.
Um herauszufinden, ob Wearables digitale Biomarker für die durch Impfungen ausgelöste Immunreaktion aufdecken können, analysierten die Wissenschaftler die DETECT-Sensordaten zwei Wochen vor und nach jeder Impfung. Sie verglichen die Veränderungen der Ruhe-Herzfrequenz, des Schlafs und der Aktivität der Teilnehmer nach der Impfung mit ihren Ausgangsdaten.
Die Analyse ergab, dass die durchschnittliche Ruheherzfrequenz der Studienteilnehmer am Tag nach der Impfung signifikant anstieg, zwei Tage nach der Impfung ihren Höchststand erreichte und vier Tage nach der ersten und sechs Tage nach der zweiten Dosis wieder auf den Normalwert zurückging. Die Studie deutet darauf hin, dass der Anstieg der Ruheherzfrequenz nicht nur nach der zweiten Dosis des Moderna-Impfstoffs höher war als nach der zweiten Dosis des Pfizer-BioNTech-Impfstoffs, sondern dass auch eine frühere COVID-19-Infektion mit einem signifikant höheren Anstieg der Ruheherzfrequenz nach der ersten Impfstoffdosis verbunden war als bei Personen ohne frühere Infektion. Dieser Anstieg steht im Einklang mit einer erwarteten stärkeren Immunreaktion bei diesen Personen.
Die Ergebnisse zeigen auch, dass Frauen in den fünf Tagen nach der ersten Dosis größere Veränderungen der Ruheherzfrequenz erfuhren als Männer, und dass Personen unter 40 Jahren größere Veränderungen der Ruheherzfrequenz aufwiesen als ältere Personen, allerdings erst nach der zweiten Dosis.
Das Aktivitäts- und Schlafverhalten schien durch die erste Dosis nur geringfügig beeinflusst zu werden, doch wurde unmittelbar nach der zweiten Impfdosis ein signifikanter Rückgang der Aktivität und eine Zunahme des Schlafs im Vergleich zum Ausgangswert beobachtet.
"Während der Zusammenhang zwischen physiologischer Reaktion und Immunreaktion noch weiter untersucht werden muss, könnte die digitale Verfolgung eine neue Möglichkeit bieten, Personen zu identifizieren, die möglicherweise nicht optimal auf den Impfstoff ansprechen", sagt Dr. Steven Steinhubl, außerordentlicher Professor bei Scripps Research und Hauptautor der Studie.
"DETECT zeigt die Leistungsfähigkeit von tragbaren Sensordaten, wenn es darum geht, unser Verständnis der verschiedenen Facetten von COVID-19 zu verbessern", sagt Quer. "Wir hoffen, dass wir diese Forschung weiter ausbauen können, indem wir unsere Studienkohorte weiter vergrößern, was es uns ermöglichen wird, wichtige Fragen in Bezug auf bahnbrechende Infektionen und andere Bereiche zu erforschen, die derzeit nur wenig verstanden werden."
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