So bestimmen Sie das biologische Alter und die Stressresistenz mithilfe der Schweißanalyse

Das chronologische Alter sagt wenig über den tatsächlichen Zustand des Körpers aus: Zwei Menschen gleichen Alters können sich hinsichtlich Belastbarkeit, Risiken und Behandlungsreaktion radikal unterscheiden. Ein Team der ETH Zürich, der Empa, des Caltech und des Universitätsspitals Basel startet das Projekt AGE RESIST (AGE clock for RESIlience in SweaT): Wissenschaftler wollen lernen, das biologische Alter und die „Resilienz“ (Widerstandsfähigkeit gegen Stress und Belastung) anhand von Molekülen im Schweiß, die kontinuierlich von tragbaren Sensoren erfasst werden, genau und einfach zu bestimmen. Die Idee ist, komplexe Laborpanels in eine praktische „Altersuhr“ auf der Haut umzuwandeln, um medizinische Entscheidungen zu personalisieren und Behandlungsnebenwirkungen zu reduzieren. Das Projekt wird vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) gefördert.

Hintergrund der Studie

Das kalendarische (chronologische) Alter ist ein schlechter Indikator für den tatsächlichen Zustand des Körpers – Belastbarkeit, Krankheitsanfälligkeit und Behandlungsverträglichkeit. Aus diesem Grund wurden in den letzten Jahren rasant biologische Altersuhren entwickelt. Viele von ihnen basieren jedoch auf teuren Laboruntersuchungen (Blut, „Omics“), liefern episodische Ergebnisse und haben nicht immer einen klinischen Mehrwert bewiesen. Vor diesem Hintergrund bietet das Projekt AGE RESIST (ETH Zürich, Empa, Caltech, Universitätsspital Basel) einen anderen Weg: Es sucht nach neuen Biomarkern im Schweiß und liest diese kontinuierlich mit tragbaren Sensoren ab, um nicht nur das „Alter“, sondern auch die Belastbarkeit – Stressresistenz und Erholungsrate – zu bestimmen. Dieser „Uhren“-Ansatz ist als Instrument zur Personalisierung der Therapie konzipiert: um die Intensität der Interventionen an den tatsächlichen körperlichen Zustand des Patienten anzupassen und so Nebenwirkungen zu reduzieren. Das Projekt wird vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) gefördert.

Warum Schweiß? Er bietet einen praktischen Einblick in die Physiologie: Elektrolyte, Metabolite, Stress- und Entzündungsmarker können ohne Nadeln und in Echtzeit gemessen werden. Hautschnittstellen-Plattformen haben sich in den letzten Jahren dramatisch weiterentwickelt, mit flexiblen elektrochemischen Pflastern, mikrofluidischen Kollektoren und mehrstündigen Sensoren, die die Analytdynamik und nicht nur statische Werte erfassen können. Dies ist wichtig für die Belastbarkeit: Es werden nicht so sehr absolute Konzentrationen vorhergesagt, sondern das Profil der Reaktion auf Hitze/Belastung und die Form der „Erholungskurve“ in Verbindung mit Herzfrequenz, Atmung und Körperkerntemperatur.

Bei AGE RESIST wird diese Idee in die Praxis umgesetzt: Das Team entwickelt einen tragbaren Schweißsensor, testet Prototypen in einer Klimakammer und kombiniert molekulare Signale mit physiologischen Daten (Herzfrequenz, Atemfrequenz, Körperkerntemperatur usw.), um ein Alters-Resilienz-Modell zu trainieren. Das Projekt wird von Noé Brasier (ETH Zürich) geleitet; auf Empa-Seite leitet Simon Annaheim die Sensorik-Abteilung. Das erwartete Ergebnis ist eine praktische „Altersskala“ für die Klinik, die hilft, Behandlung und Rehabilitation basierend auf dem physiologischen Alter statt auf dem Passalter zu planen.

Der Kontext ist umfassender als ein einzelnes Projekt: Klassische „Uhren“ – epigenetische, transkriptomische, proteomische – entwickeln sich rasant, doch 2024–2025 werden ihre Grenzen und ihre „Neukalibrierung“ (Abhängigkeit von der Zusammensetzung der Blutzellen, Neukonfiguration der Modelle für verschiedene Populationen, Übertragbarkeit in die Klinik) aktiv diskutiert. Die Idee schweißbasierter/tragbarer „Uhren“, die erstmals 2023 systematisch auf der akademischen Agenda vorgeschlagen wurde, schließt die Lücke zwischen Labor-Biomarkern und alltäglicher Überwachung: Sie versucht, die dynamische Seite des Alterns zu erfassen – die Fähigkeit des Systems, auf eine Herausforderung zu reagieren und sich zu erholen.

So funktioniert es

Die Forschenden entwickeln einen tragbaren Schweißsensor, der gleichzeitig neue molekulare Biomarker ausliest und mit physiologischen Parametern (Herzfrequenz, Atemfrequenz, Körperkerntemperatur etc.) kombiniert. Laut Simon Annaheim vom Labor für Biomimetische Membranen und Textilien (Empa) ermöglicht die Präzision der Hautsensoren kontinuierliche, zuverlässige Daten über den Körperzustand. Das Team testet Prototypen in einer Klimakammer, in der Wärme und Belastung dosiert werden können. Basierend auf diesen Datenströmen wird ein „Uhrwerk“-Algorithmus trainiert, der die Fähigkeit zur Belastungsbewältigung und Erholung mit dem biologischen Alter und der Belastbarkeit verknüpft.

Wer steckt hinter dem Projekt und was wird sich dadurch ändern?

Initiator ist Dr. Noé Brazier (ETH Zürich, Institut für Translationale Medizin); an dem Projekt sind Klinik-, Sensorik- und Materialspezialisten der ETH, der Empa, des Caltech und der Basler Spitäler beteiligt. Wenn die „Uhr“ Reproduzierbarkeit und Vorhersagewert zeigt, kann sie dazu verwendet werden, die Intensität von Therapie und Rehabilitation basierend auf dem „physiologischen“ Alter statt anhand eines Reisepasses zu bestimmen – von der Onkologie und Kardiologie bis hin zur Orthopädie und Geriatrie. Im Idealfall werden so Überbehandlungen, Nebenwirkungen und verpasste Chancen für rechtzeitige Interventionen reduziert.

Freiwillige anwerben: Was die Teilnehmer erleben werden

Die Rekrutierung für eine Pilotstudie ist derzeit im Gange. Gesucht werden Männer und Frauen im Alter zwischen 44 und 54 Jahren bzw. zwischen 60 und 70 Jahren, die bereit sind, etwa eine Stunde Sport zu treiben, einen BMI < 30 haben und fließend Deutsch oder Englisch sprechen. Die Teilnahmekosten umfassen: Beurteilung der körperlichen Fitness (Spiroergometrie), Beurteilung des biologischen Alters, Bluttestergebnisse und eine Entschädigung von 200 CHF (inkl. Reisekosten). Studienort ist die Empa in St. Gallen. Der Ablauf umfasst drei Besuche (insgesamt etwa 6 Stunden): Screening; der Hauptbesuch mit Radfahrübungen bei sanfter Erwärmung und Pausen (Schweiß wird gemessen, während die Parameter mit nicht-invasiven Sensoren aufgezeichnet werden); ein letzter kurzer Besuch zur Kontrolle der Entfernung der Sensorkapsel zur Überwachung der Temperatur des „Kerns“. Die Daten sind vertraulich; den Teilnehmern wird kein medizinischer Nutzen versprochen.

Warum schwitzen?

Schweiß ist ein „Fenster“ zum Stoffwechsel: Er enthält Elektrolyte, Metabolite, Entzündungs- und Stressmarker, die kontinuierlich und ohne Nadeln gemessen werden können. Im Gegensatz zu episodischen Bluttests liefert Schweiß von tragbaren Sensoren Dynamik – wie der Körper auf einen Reiz (Hitze, Belastung) reagiert und wie schnell er sich erholt. Für eine „Altersuhr“ ist nicht nur „wie viele“ Moleküle gleichzeitig wichtig, sondern auch das Reaktionsprofil: Amplitude, Geschwindigkeit und Form der Erholungskurve. In Verbindung mit Herzfrequenz, Atmung und Körperkerntemperatur entsteht so ein digitales „Porträt“ der Belastbarkeit – der Schlüssel zur personalisierten Behandlung.

Was genau wird gemessen und wie wird es interpretiert?

Im Pilotprojekt vergleicht das Team:

• Moleküle im Schweiß: ein neuer Satz von Kandidaten-Biomarkern für biologisches Alter und Stressreaktion.
• Physiologie: Herzfrequenz, Atmung, Kerntemperatur (über verschluckte Sinneskapsel), Hautparameter.
• Ausdauer und „Hitzeresistenz“: thermisch kontrolliertes Radfahren und Erholung.
  Die Daten werden anschließend zu einem Altersresistenzmodell zusammengefügt, das über Altersgruppen und Wiederholungen hinweg validiert wird. Ziel ist ein Tool mit klinischem Mehrwert, das für Kliniker einfach zu bedienen und zu verstehen ist.

Wo das morgen nützlich sein kann

• Interventionsplanung. Beurteilung des „physiologischen“ Alters und der Reserve vor einer Operation oder Intensivbehandlung, um das Risiko genauer dosieren zu können.
• Rehabilitation und Sportmedizin. Belastbarkeit im Zeitverlauf beobachten, Belastungen rechtzeitig anpassen und Überlastungen überwachen.
• Geriatrie und chronische Krankheiten: Identifizieren Sie „Lücken“ in der Belastbarkeit lange vor klinischen Ereignissen und personalisieren Sie die Behandlung.

Kurz gesagt - die Hauptsache

• AGE RESIST sucht im Schweiß nach Biomarkern für biologisches Alter und Widerstandsfähigkeit und trainiert tragbare Sensoren, diese kontinuierlich zu „lesen“.
• Das Projekt wird von der ETH Zürich, der Empa, dem Caltech und den Basler Kliniken geleitet und vom SNF finanziert. Ziel ist eine altersspezifische „Uhr“ für die personalisierte Medizin.
• Im Pilotprojekt – 3 Besuche, Radbelastung bei sanfter Wärme, Sensorkapsel für Kerntemperatur, Entschädigung 200 CHF.

Quelle: Empa-Seite zum AGE RESIST -Projekt.