Suchen

Personalisierte Medizin Personalisierte Krebsmedizin: Integrative Analyse genomischer Daten als entscheidende Grundlage

| Autor/ Redakteur: Dr. Jürgen Dönitz*, Dr. Li Beißbarth**, Prof. Dr. Annalen Bleckmann***, Prof. Dr. Tim Beißbarth**** / Dr. Ilka Ottleben

Die individualisierte Behandlung von Krebspatienten birgt großes Potenzial. Eine flächendeckende Anwendung scheitert bislang jedoch oft auch am enormen Aufwand der für diese personalisierte Medizin notwendigen Datenanalysen. Das wollen Forscher mit einer praxisnahen, bioinformatischen Lösung nun ändern.

Firmen zum Thema

Abb. 1: Flussdiagramm zur Grundidee der Personalisierten Medizin: Von einem Patienten werden in der Diagnostik verschiedene Biomarker analysiert. Dies können genomische Daten, Expressionsdaten (Transkriptom) oder andere Omics-Daten sein. Durch den Abgleich mit Studiendaten wird eine Subgruppe von Patienten mit ähnlichen Parametern identifiziert, um eine Aussage über den Therapieerfolg treffen zu können. (Ausschnitt)
Abb. 1: Flussdiagramm zur Grundidee der Personalisierten Medizin: Von einem Patienten werden in der Diagnostik verschiedene Biomarker analysiert. Dies können genomische Daten, Expressionsdaten (Transkriptom) oder andere Omics-Daten sein. Durch den Abgleich mit Studiendaten wird eine Subgruppe von Patienten mit ähnlichen Parametern identifiziert, um eine Aussage über den Therapieerfolg treffen zu können. (Ausschnitt)
(Bild: Universitätsmedizin Göttingen)

Das Thema personalisierte Krebsmedizin ist heutzutage in aller Munde. Dabei werden Patienten entsprechend ihrer persönlichen Tumorbesonderheiten diagnostiziert und therapiert, wodurch die Therapieeffizienz maximiert und Nebenwirkungen minimiert werden sollen. Um die auf Patienten zugeschnittenen Therapieformen zu identifizieren, werden molekulare Biomarker von Patienten z.B. durch moderne Sequenziertechniken im Labor gemessen. Diese Daten müssen bioinformatisch aufgearbeitet und in interdisziplinären Tumorboards diskutiert werden.

Solche genomischen Daten sind sehr komplex und deren kompetente Interpretation ist keine leichte Aufgabe, was derzeit eine flächendeckende personalisierte Krebsmedizin in der klinischen Routine verhindert. Die VW-Stiftung unterstützt nun eine Gruppe von Wissenschaftlern an der Universitätsmedizin Göttingen dabei, ein System zur automatischen Annotation genomischer Daten zur Unterstützung von Molekularen Tumorboards zu entwickeln.

Biomarker als Basis für die personalisierte Krebsmedizin

Krebs ist eine komplexe Erkrankung mit einer Vielzahl von Ursachen, Ausprägungen und Behandlungsmöglichkeiten. Genetische Veränderungen in Krebszellen können zunehmend detaillierter analysiert und erfasst werden. Es besteht mittlerweile die Möglichkeit, die genomischen Veränderungen individueller Tumorerkrankungen molekular zu untersuchen, um die Tumor­erkrankung so besser zu verstehen. Das bessere Verständnis der molekularen Grundlagen einer bös­artigen Erkrankung kann für den einzelnen Patienten individualisierte Behandlungskonzepte ermöglichen und neue Therapiemöglichkeiten aufzeigen.

Der Einsatz von Biomarkern hat das Potenzial, die Diagnose und Therapie in der Tumormedizin deutlich zu beeinflussen. Biomarker sind messbare biologische Merkmale, die als Referenzpunkte für Diagnose oder Therapie herangezogen werden können. Als Biomarker dienen u.a. Gene und Genaktivität oder die Zusammensetzung und Struktur von Biomolekülen, z.B. Proteine an der Zelloberfläche. Biomarker werden in Gewebeproben oder im Blut gemessen. Dabei kommen zunehmend moderne Messmethoden zum Einsatz, welche genomweite (genomics) Daten liefern .

Ergänzendes zum Thema
LP-Info: Omics-Daten in der Krebsmedizin

Moderne Messverfahren, wie z.B. Next Generation Sequencing (NGS) oder Massenspekrometrie, erlauben es Informationen über das Erbmaterial oder den molekularen Zustand in einem Gewebe oder einer Zelllinie von einem Patienten komplett auszulesen. Dabei unterscheidet man das Genom (das gesamte Erbgut), Transkriptom (Anzahl der übersetzten Transkripte aller Gene), Epigenom (Veränderungen der DNA) oder Proteom (die Gesamtheit aller Proteine). Für die Krebsdiagnose besonders relevant sind u.a. SNV (single nucleotide variations, somatische Veränderungen einzelner Basen der DNA in den Krebszellen), CNV (copy number variations, Vervielfältigung oder Deletionen ganzer genomischer Bereiche) oder Indels (Kleine Einfügungen oder Verlust einzelner Basen in der DNA).

Für die Krebsmedizin sind v.a. Biomarker wie Tumormarker, sowie prognostische und prädiktive Biomarker von Bedeutung (s. Abb. 1). Einzelne Tumormarker sind typisch für einen bestimmten Tumortyp und ermöglichen dessen Frühdiagnose oder zielgerichtete Behandlung. Ziel ist es, durch die präzise Auswahl des Targets die Wirkung zu maximieren und Nebenwirkungen durch unspezifische Medikation zu verringern. Prognostische Biomarker liefern Hinweise auf den zu erwartenden Krankheitsverlauf. Prädiktive Biomarker wiederum geben Hinweise auf die voraussichtliche Wirkung bestimmter Therapieformen. Mit wachsendem Wissen über Biomarker und neuartigen Entwicklungen von Sequenziertechniken werden genomische Daten heutzutage äußerst wertvoll und zunehmend entscheidend für die Diagnose und Therapieempfehlungen bei Tumorpatienten.

Moderne Krebsbehandlung erfordert Interdisziplinarität

Für die Behandlung von Krebs ist die enge Zusammenarbeit unterschiedlicher Fachdisziplinen unabdingbar. In der Tumormedizin hat sich das interdisziplinäre Tumorboard als wichtiges Instrument in der Diagnostik und Therapie etabliert. Mediziner aus verschiedenen Fachrichtungen, z.B. Onkologie, Radiologie, Pathologie und Chirurgie, kommen in einer regelmäßigen Sitzung zusammen und diskutieren gemeinsam Patientendaten und das weitere Vorgehen.

In der modernen Tumormedizin steigen Fakten und Wissen über Biomarker explosionsartig an. Zudem wird Next-Generation-Sequenzierung (NGS) flächendeckend in der klinischen Routinediagnostik eingeführt. Dadurch steigt die Menge der patientenspezifischen genomischen und molekularbiologischen Daten rasant an. Um die Interpretation dieser Unmenge molekularer Daten schnell und kompetent nach aktuellen klinisch-wissenschaftlichen Standards zu ermöglichen, werden neben den o.g. klinischen Disziplinen nun auch oft Bioinformatiker, Humangenetiker, Ethiker, etc. zum Tumorboard hinzugezogen.

Bildergalerie

Das erweiterte Tumorboard wird nun oft als Molekulares Tumorboard (MTB) bezeichnet. In diesem Rahmen werden sowohl die klinische Gesamtsituation des Patienten, als auch Biomarkerdaten und die für den Einzelfall verfügbare klinisch/wissenschaftliche Evidenz berücksichtigt (s. Abb. 2). Schließlich wird im Konsens aller Beteiligten eine Empfehlung bezüglich weiterer diagnostischer oder therapeutischer Schritte ausgesprochen. Deutschlandweit gibt es bereits einige Pilotprojekte für Molekulare Tumorboads, z.B. in Heidelberg, Berlin, Freiburg und München.

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 46075222)