GEZIELTE BEHANDLUNG DURCH PERSONALISIERTE MEDIZIN

H I N T E R G RU N D
IndividuelIe Therapiekonzepte mit leistungsfähiger IT
GEZIELTE BEHANDLUNG DURCH
PERSONALISIERTE MEDIZIN
Patienten sind heute — maßgeblich beeinflusst durch das Internet – besser informiert,
sie wünschen, nach dem neuesten Stand der
Technik behandelt zu werden und erwarten
eine auf ihre persönlichen Bedürfnisse zugeschnittene Therapie. Der Schlüsselbegriff
hiefür lautet personalisierte Medizin. Deren
Grundlage ist die Verknüpfung von phänotypischen, genotypischen und Umwelt-Daten. Von Dr. Klaus Juffernbruch, IBM Business Consulting Services.
eine individuelle Behandlung und Medikation definiert. Um den Erfolg der Therapie sicherzustellen, gilt es, den Therapieverlauf genau zu überwachen, zu steuern und gegebenenfalls an veränderte Rahmenbedingungen anzupassen. Im Zentrum
eines solchen Pakets werden künftig in immer größerem Umfang Medikamente für
bestimmte genetische Merkmale stehen.
Die Produktion dieser „maßgeschneiderten“ Medikamente wird eine der zentralen
Herausforderungen der Zukunft sein.
Auf den Punkt gebracht heißt das nicht
anderes, als dass die jeweilige krankheitsbekämpfende Wirkung auf jeden – genetisch einzigartigen – Patienten zugeschnitten und unerwünschte Nebenwirkungen minimiert werden. Das reicht von
der Prävention, die auf die individuellen
Risiken abgestimmt wird, über eine bessere Vorhersage zum Ausbruch einer
Krankheit bis hin zur rechtzeitigen Behandlung und schließlich Maximierung
des Behandlungserfolgs aufgrund des genetischen Profils. Entscheidend dafür war
die fast vollständige Entschlüsselung des
menschlichen Genoms im Jahre 2003,
durch die uns heute 99 Prozent der genetischen Informationen mit einer Genauigkeit von 99,99 Prozent vorliegen. Auf
der Grundlage dieser Informationen verlagert sich nun die Entwicklung von Medikamenten vom so genannten Blockbuster zum „Targeted Treatment“ und damit
zu einer größeren Produktvielfalt.
Der Weg zur
personalisierten Medizin
Im Mittelpunkt:
Das therapeutische
Gesundheitspflegepaket
Zu einem solchen „therapeutischen Gesundheitspflegepaket“ gehören zunächst
diagnostische Tests, um das Krankheitsbild des Patienten, aber auch andere beeinflussende Parameter (z.B. den Genotyp),
genau zu erfassen. Anschließend werden
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Durch Forschungen in den Bereichen
Genome und Proteome gelingt es, ein besseres Verständnis von Krankheiten auf molekularer Ebene zu erhalten und Medikamente z. B. auf spezielle Bevölkerungsgruppen anzupassen.
Ein erster Schritt in diese Richtung ist
ein monoklonaler Antikörper zur Behandlung von metastasierendem Brustkrebs.
Sein Einsatz ist nicht bei jedem Fall sinnvoll, sondern nur bei den 15 bis 30 Prozent
der Brustkrebspatientinnen, bei denen der
Rezeptor HER2 besonders häufig vorkommt. Dies geht einher mit schnellerem
Tumorwachstum und schnellerer Ausbreitung. Durch die Blockade des Rezeptors
mit dem Antikörper wird der Prozess verlangsamt und damit die Prognose verbessert.Ein weiteres Beispiel ist ein Medikament, das im Juli 2005 in den USA zugelassen wurde, mit der Einschränkung, dass
es nur bei Afroamerikanern anzuwenden
sei. Indikation sind Afroamerikaner mit
Herzmuskelschwäche, da nur bei diesen eine Verminderung der Todesrate um 43 Prozent und eine Abnahme der KrankenhausEinweisungen um 39 Prozent erzielt wurden. Man nimmt an, dass der Auslöser der
Herzerkrankung bei Schwarzen eine genetisch bedingte Funktionsstörung des Herzens ist. Es handelt sich bei dem Mittel um
eine Kombination zweier klassischer Me-
Dr. Klaus Juffernbruch ist
dikamente: bei IBM Business ConsulHydralazin ting Services zuständig für
und Isosor- den Bereich Gesundheitsbid-Dini- wesen. Der Mediziner und
trat. Es er- Informatiker berät seit
weitert die 1995 Unternehmen aus
Blutgefäße, dem Healthcare-Bereich.
wirkt blutdrucksenkend und hilft bei Angina pectoris und
Herzinsuffizienz Um die Therapie weiter
zu individualisieren, müssen wir unsere
Kenntnisse über die Zusammenhänge von
Genom und klinischem Erscheinungsbild
von Krankheiten noch beträchtlich erweitern. Zu diesem Zweck bauen medizinische Forschungszentren in aller Welt Biobanken auf. Mit Hilfe leistungsfähiger Informationstechnologie werden dort genetische Daten mit klinischen, Umwelt- und
Bilddaten verknüpft. Zu den klinischen Daten zählen z. B. Befunde, Diagnosen und
Laborergebnisse. Wichtige umweltbezogene Daten sind u. a. Strahlenexposition,
Staubemission, Trinkwasserqualität und
Ernährungsgewohnheiten.
Aufgrund der Analyse dieser Daten und
der darauf basierten gezielten Entwicklung
von Medikamenten wird in Zukunft eine
Behandlung mit maximalem Therapieerfolg bei gleichzeitig minimalen Nebenwirkungen möglich sein.
Der Mayo-Klinik in den USA ist es mit
Hilfe von IBM-Technologie gelungen, die
Auswertungszeit für bestimmte Studien in
diesem Bereich von 6 Wochen auf 6 Sekunden zu verkürzen. Das Karolinska-Institut erstellt die erste IT-basierte Biobank
Schwedens. Durch die Erforschung des Zusammenspiels von genetischer Veranlagung und Umwelteinflüssen und deren
Auswirkung auf die Gesundheit will man
zu genaueren Diagnosen und besseren Behandlungen kommen.
Die University of California in San
Francisco (UCSF) erforscht auf diesem Wege Demenzerkrankung wie Alzheimer u. a.
um die Früherkennung zu verbessern.
Auf dem Weg zu individuelIen Therapiekonzepten
Petaflop
und Grid
Computing
Immense Rechenleistung verlangt beispielsweise die Simulation
biomolekularer
Strukturen im großen Stil. Beim Grid
Computing werden
große Aufgaben
in einzelne Pakete
zerteilt und innerErwartete Umsatzentwicklung für verschiedene Segmente des Arzneimittelmarktes
halb eines HochleistungsrechnerDie Universitätskliniken in Regensburg,
netzwerks an viele Computer verteilt.
Wien und Budapest wollen mit einer geFür die Pharmabranche ist Grid Commeinsamen Biobank Risikofaktoren für
puting vor allem deshalb interessant,
Schwangerschaftsdiabetes, Hirninfarkt,
weil mit seiner Hilfe umfangreiche ReThrombosen und Folgeerkrankungen bei
chenleistungen wie DNA-Analysen oder
Diabetes mellitus erforschen.
Berechnungen von Proteinfaltungen
Auch die Pharmaindustrie hat dieses
vorgenommen werden können.
Potenzial erkannt und unternimmt große
Forschungsanstrengungen. In einer Studie
Prädiktive Biosimulation
zur zukünftigen Entwicklung der Pharmabranche hat IBM Business Consulting
In Anlehnung an „in vitro“ oder „in
Services Schlüsseltechnologien identifivivo“-Experimente ermöglicht es eine
ziert, auf deren Hilfe Unternehmen bei der
so genannte „in silico“-Modellierung.
Fokussierung auf maßgeschneiderte LöAnwendungsbeispiele im Medizin- und
sungen angewiesen sein werden. Dazu gePharmabereich sind neben molekulahören unter anderem:
ren Zielen und Biomarkern Modelle,
die physiologische Abläufe und pathogene Mechanismen nachstellen, zum
● Petaflop Computing und Grid Computing
Beispiel Diabetes vom Typ II oder den
● Prädiktive Biosimulation
Einfluss chemischer Noxen. In Zukunft
● Advanced Storage Solutions
dürfte die prädiktive Biosimulation die Art
und Weise, wie präklinische und klinische
Studien durchgeführt werden, massiv beeinflussen. Bereits heute lassen sich mit
der Methode gute Voraussagen zu Bioverfügbarkeiten sowie zu Wirkungs- und
Interaktionsprofilen treffen. Durch den
Einsatz dieser Technologie dürfte sich
künftig die Zahl der erforderlichen Laborexperimente signifikant verringern.
Advanced Storage
Solutions
Moderne Medizin- und Pharmaforschung führt zu enormen Datenmengen,
die gesammelt, gespeichert und sinnvoll
verwaltet werden müssen. Notwendig sind
dafür hochmoderne Speicher-Server, Content-Management-Systeme (CMS), virtuelle Speichernetze und Speicherfarmen, die
es ermöglichen, diese Datenmengen sicher
zu verwalten. Zusammenfassend lässt sich
sagen, dass der Trend zur personalisierten Medizin die Rolle der Informationstechnologie bei der Entwicklung entsprechender Medikamente nachhaltig verändern wird. Die IBM arbeitet intensiv
mit zahlreichen Pharmaunternehmen,
Universitäten, Krankenhäusern und anderen wissenschaftlichen Einrichtungen
zusammen, um diesen nächsten wichtigen
Schritt zu maßgeschneiderten Therapielösungen erfolgreich zu begleiten.
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