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Entwicklungen in der Medizin

In kaum einer anderen Disziplin hat Forschung und Entwicklung in den letzten Jahrzehnten so viel erreicht wie in der Medizin. Doch was bedeuten diese Fortschritte für Patient:innen heute? Was können wir in der Zukunft im medizinischen Bereich erwarten?

Personalisierte Medizin:
der Mensch im Mittelpunkt

Wir alle sind Individuen. Wir haben unterschiedliche Eigenschaften, sehen unterschiedlich aus und haben unterschiedliche Vorlieben. Unsere Individualität ist zum Teil von Geburt an durch unsere Gene vorgegeben. Diese Erbinformation oder auch DNA (= Desoxyribonukleinsäure, engl. deoxyribonucleic acid) dient als Bauanleitung für die Entstehung neuer Zellen. Gene regulieren die Zellvermehrung und steuern das Wachstum. Denn auch Zellen haben einen Lebenszyklus: Sie wachsen, teilen sich und sterben ab. Darum können Verletzungen heilen oder Haare wachsen. Unsere DNA sorgt dafür, dass sich nicht zu viele, aber auch nicht zu wenige Zellen bilden. 

Gene + Umwelt = Mensch

Das Zusammenspiel unserer Gene mit unserer Umwelt macht uns zu Individuen.  Manchmal können Umweltfaktoren, wie z.B. Sonnenlicht oder Rauchen, die Gesundheit unserer Zellen beeinträchtigen oder zu Veränderungen in den Genen, so genannten Mutationen, führen. Es gibt auch Mutationen, die wir von Geburt an in uns tragen und weitervererben können. Eine solche genetische Veranlagung kann das Risiko für bestimmte Erkrankungen erhöhen, sie müssen aber nicht zwingend auftreten. Einige Krankheiten, wie z.B. Krebs entstehen durch Mutationen, die das Zellwachstum beeinflussen. Zellen vermehren sich plötzlich unkontrolliert und bilden einen Tumor. Auch bei Autoimmunerkrankungen wie z.B. Multiple Sklerose oder Rheuma können Mutationen eines oder mehrerer Gene eine Rolle spielen.

Ich bin einzigartig – meine
Krankheit auch

Wir wissen heute, dass unsere Gene nicht nur Einfluss auf die Entstehung einer Krankheit haben können, sondern auch auf die Wirksamkeit der Therapie. Patient:innen mit identischer Diagnose können unterschiedlich auf eine Behandlung ansprechen. Das liegt nicht an der Therapie selbst, sondern an den individuellen genetischen Besonderheiten der Patient:innen.

Früher wurden Krankheiten einheitlich behandelt, ganz nach dem Motto „one size fits all", also ein Medikament für z.B. alle Lungenkrebspatient:innen. Heute sind sich Forscher:innen einig, dass die genetische Ausstattung von Patient:innen einen bedeutenden Einfluss auf die Wirkung von Medikamenten hat. Deshalb werden genetische und zelluläre Besonderheiten erfasst, um die Behandlung mit neu entwickelten Therapieansätzen entsprechend einsetzen zu können. Das ist der Ansatz der Personalisierten Medizin.

Personalisierte Medizin

Egal, ob Diabetiker:in, Krebs- oder Rheumapatient:in – nicht nur eine frühe Diagnose mit genauer Prognose, sondern auch eine passgenaue Therapie ist entscheidend.

Mehr zur Personalisierten Medizin

Am Beispiel der Krebstherapie lässt sich die Enwicklung der Personalisierten Medizin gut nachvollziehen.
Im Rahmen der organbasierten Krebstherapie wird der Tumor chirurgisch, also mittels Operation, entfernt. Die Patient:innen erhalten außerdem eine Chemotherapie und manchmal auch eine Radio- oder Strahlentherapie. Bei diesen Therapien werden sowohl Krebs- als auch gesunde Körperzellen angegriffen und entsprechend stark sind die Nebenwirkungen.

Trendwende Biomarker

In den späten 1990er-Jahren entwickelten Forscher:innen ein Testverfahren, mit dem spezifische Veränderungen in Tumorzellen untersucht werden konnten. Solche biologischen Veränderungen sind spezifische Merkmale im genomischen Profil und werden als Biomarker (oder bei Krebszellen: Tumormarker) bezeichnet. 

Was sind Biomarker?

Biomarker weisen auf normale oder krankhafte biologische Prozesse im Körper hin. Die Blutdruckmessung ist z.B. ebenso eine Biomarkerbestimmung wie die Messung des Blutzuckerspiegels. Biomarker können genetische, anatomische, physiologische oder biochemische Merkmale sein, die in Blut und Gewebe nachgewiesen werden und Teil des Genoms sind.

Welche Biomarker unterscheidet man?

  • Diagnostischer Biomarker: zeigen Veränderungen an, die auf Vorliegen einer Erkrankung hinweisen können
  • Prädiktiver Biomarker: Vorhersage des Krankheitsverlaufs aufgrund einer Therapie
  • Prognostischer Biomarker: Vorhersage des Krankheitsverlaufs unabhängig von einer Therapie

Zielgerichtet gegen Krankheiten

In den letzten Jahren konnten Wissenschaftler:innen immer mehr Bio- bzw. Krebsmarker entdecken und nach und nach Medikamente entwickeln, die sich gezielt gegen diese Marker richten. Mittlerweile ist es in der Personalisierten Medizin möglich, mit zielgerichteten Therapien immer spezifischer und mit möglichst wenigen Nebenwirkungen zu behandeln. Diese so genannten "targeted therapies" (engl. target = Ziel) kommen nicht nur bei Krebserkrankungen zum Einsatz, sondern auch bei anderen Erkrankungen wie Rheuma oder Multipler Sklerose. 

Die erste zielgerichtete Therapie wurde 1997 für Non-Hodgkin-Lymphome, eine Form von Lymphdrüsenkrebs, zugelassen. Mit dem Einsatz eines monoklonalen Antikörpers, dem Wirkstoff Rituximab, wurde der Weg für antikörperbasierte Therapien bereitet. Solche Antikörper können gezielt bestimmte Rezeptoren an der Oberfläche von (Krebs)Zellen hemmen und stören damit die Signalwege, die das Zellwachstum steuern. Seit 2006 wird Rituximab als erste Biomarker-basierte Therapie auch bei rheumatoider Arthritis eingesetzt.
Ein weiteres Beispiel für zielgerichtete Therapien ist Trastuzumab, auch ein monoklonaler Antikörper, der bei bestimmten Formen von Brustkrebs eingesetzt wird. Auch dieser Wirkstoff hemmt Rezeptoren an der Zelloberfläche des Tumors und verhindert das weitere Wachstum der Krebszellen.

Tumoragnostischer Ansatz, Immuntherapie, CAR-T

Manche Tumorarten weisen die gleichen Mutationen auf, die das Wachstum der Krebszellen antreiben. Konzentriert man sich bei der Behandlung nicht mehr auf das erkrankte Organ, sondern auf die spezifischen molekulargenetischen Veränderungen – die Biomarker – des Tumors, liegt ein so genannter tumoragnostischer Ansatz vor, der allerdings noch nicht sehr verbreitet eingesetzt wird. Ein Beispiel dafür sind molekulargenetische Tumorerkrankungen, die eine Veränderung der drei "Tropomyosin-Rezeptor-Kinase"(TRK)-Gene, auch bekannt als Nervenwachstumsfaktor-Rezeptor, enthalten. Diese können überall im Körper auftreten. Wir kennen heute bereits über 20 Tumorarten, die solche Veränderungen aufweisen können.

Mittlerweile wissen Forscher:innen auch, dass sich Erkrankungen vor unserem Immunsystem "verstecken" können. So können sich z.B. Krebszellen mittels bestimmer Marker "tarnen", sodass unser Immunsystem sie für Körperzellen hält und nicht angreift. Hier setzt die Immuntherapie an. Sie greift Krebszellen nicht direkt an, sondern "enttarnt" sie, indem bestimmte Rezeptoren an der Zelloberfläche gehemmt werden. So können sie vom Immunsystem erkannt und angegriffen werden.

Seit 2018 ist die CAR-T-Zelltherapie zugelassen. Sie ist eigentlich eine Kombination aus Immun-, Zell- und Gentherapie. CAR-T steht für „chimäre Antigenrezeptor-T-Zellen“. T-Zellen sind ein wichtiger Bestandteil unseres Immunsystems, bei einer CAR-T-Zelltherapie werden sie genetisch so verändert, dass sie Krebszellen erkennen und gezielt angreifen können. 

Therapie im Überblick

Mehr zu zielgerichteten und personalisierten Therapiekonzepten finden Sie hier.

Mehr zu Therapie

Aktuelle Entwicklungen

Mittlerweile ist die Anzahl der zielgerichteten Therapien enorm gestiegen. Heute haben wir schon fast 100 Medikamente, die auf einen bestimmten Biomarker abzielen. Aber nicht nur die Therapien haben sich weiterentwickelt, sondern vor allem auch die Diagnostik. Durch laufende Verbesserungen bildgebender Untersuchungen wie Röntgen, MRT (Magnetresonanztomographie) oder PET-CT (Positronen-Emissions-Tomographie) und immer genauere molekularbiologische Verfahren wie Gentests können Therapieentscheidungen immer rascher und treffsicherer vorgenommen werden.

Neue Studienansätze

Der Bedarf an der Entwicklung zielgerichteter Therapien ist groß und wächst. Klassische Studienkonzepte werden der Forderung einer raschen Übertragung von Grundlagenkenntnissen in die klinische Praxis oft nicht mehr gerecht. Doch für Studien aus der Personalisierten Medizin braucht es häufig Patient:innen mit - seltenen - genetischen Besonderheiten (Subtypen). Das macht es schwierig, genügend Menschen zu finden, die diesem Subtyp entsprechen und an einer Studie teilnehmen wollen.
Daher wurden neue Studienkonzepte wie Umbrella- und  Basket-Studien entwickelt, um mehrere Fragestellungen mit größerer Effizienz und in kürzerer Zeit beantworten zu können.

Bei Umbrella-Studien (Umbrella = Regenschirm) werden Patient:innen mit einer konventionell definierten Erkrankung (z.B. Lungenkrebs) auf unterschiedliche Biomarker untersucht, für die verschiedene Therapiearme zur Verfügung stehen. Entsprechend der Veränderung werden unterschiedliche zielgerichtete Therapien angewendet.

Bei einer Basket-Studie (Basket = Korb) werden Patient:innen mit unterschiedlichen Erkrankungen (z.B. Lungenkrebs, Brustkrebs, Prostatakrebs, etc.) oder histologischen Merkmalen mit einer zielgerichteten Therapie behandelt, wenn eine bestimmte molekularbiologische Veränderung vorliegt. Dann wird untersucht, ob die zielgerichtete Therapie bei einer der Erkrankungen oder molekularbiologischen Veränderung anspricht.

Forschung: Heute für Morgen

Es gibt immer noch medizinische Herausforderungen, für die es aktuell kein eindeutiges Vorgehen gibt. Z.B. bei „Krebs mit unbekanntem Primärtumor“ (Cancer of Unknown Primary, CUP) haben Patient:innen bereits Metastasen im Körper, allerdings findet man keinen Hinweis auf den ursprünglichen Tumor, der zu den Metastasen geführt hat.

Bei etwa 3-5% der Patient:innen ist der Primärtumor unbekannt.

Hier kommt der Diagnostik eine besondere Bedeutung zu, da man durch Gewebeentnahme aus den Metastasen bzw. molekularem Tumorprofiling versucht, den Primärtumor zu identifizieren. Diese Untersuchungen sind ausschlaggebend für die weitere Therapie.

Cancer of Unknown Primary

Diagnostische und therapeutische Möglichkeiten bei „Cancer of Unknown Primary“ (CUP)

Mehr zu CUP

Die Zukunft hat begonnen

Besonders in den letzten Jahren hat sich durch den technologischen Fortschritt und die immer tieferen Einblicke in unsere Gene die Personalisierte Medizin rasant entwickelt. Zahlreiche Patient:innen mit Tumorerkrankungen, Diabetes oder Autoimmunerkrankungen profitieren mittlerweile von besseren und schnelleren Diagnosen, zielgerichteten und damit verträglicheren Therapien und auch individuell auf sie abgestimmten Präventions- oder Therapiemaßnahmen.

Wie sieht die Zukunft der Medizin aus?

Es werden aktuell viele neue Bereiche erforscht, z.B. wie sich der Stoffwechsel (Metabolismus) auf eine Immuntherapie auswirkt. Im Fokus der Forschungen stehen dabei T-Zellen, die im Immunsystem eine wichtige Rolle spielen und deren Funktion nachweislich durch metabolische Prozesse beeinflusst wird. Wissenschaftler:innen haben herausgefunden, dass T-Zellen mit Krebszellen in Konkurrenz um Nährstoffe im Tumorgewebe stehen, was zu ihrer Erschöpfung und zu Fehlfunktionen führen kann. Damit eine Immuntherapie in Zukunft bestmöglich wirken kann, sind noch weitere Forschungen zum Immunmetabolismus nötig.

Auch die Forschung zu Impfstoffen gegen Krebs läuft auf Hochtouren. Bereits etabliert ist die Impfung gegen Gebärmutterhalskrebs, der von humanen Papillomaviren (HPV) verursacht werden kann. Ziel der therapeutischen Impfstrategien ist, spezifische Antigene von Tumoren zu identifizieren und diese den Patient:innen zu verabreichen. Dadurch soll das Immunsystem angeregt werden, Antikörper gegen den Tumor zu bilden und ihn anzugreifen. Voraussetzung dafür ist, dass die Krebszellen Antigene auf ihrer Oberfläche tragen, die sie von gesunden Körperzellen unterscheiden. Die in der Corona-Pandemie entwickelten Impfstoffe mit messenger-RNA (mRNA) basieren auf Ergebnissen aus der Krebsforschung. Bei diesem Verfahren wird die Information für die Herstellung spezifischer Antigene injiziert, die Erbinformationen des Tumors enthalten. Körperzellen können anhand dieser Bauanleitung das gleiche Oberflächenprotein herstellen, das auch die Tumorzellen tragen. So kann das Immunsystem Tumorzellen erkennen. Derzeit laufen klinische Studien zu Impfstoffen gegen Lungen- und Leberkrebs.

Vor allem der digitale Fortschritt – Stichwort künstliche Intelligenz – soll in Zukunft Ärzt:innen bei Diagnose und Therapieentscheidung unterstützen, nämlich durch den Einsatz sogenannter Machine-Learning-Algorithmen. Dabei lernt ein Computersystem selbstständig, indem es Beispiele analysiert und versucht, in diesen Daten bestimmte Muster und Gesetzmäßigkeiten zu erkennen. Diese Algorithmen können lernen, Muster ähnlich wie Ärzt:innen zu sehen und z.B. Lungenkrebs oder Schlaganfälle auf der Basis von CT-Scans erkennen oder das Risiko eines plötzlichen Herztodes oder anderer Herzerkrankungen anhand von Elektrokardiogrammen und Herz-MRT-Aufnahmen beurteilen. Und im Gegensatz zum Menschen kann ein Algorithmus im Bruchteil einer Sekunde Ergebnisse liefern. Die Möglichkeiten der künstlichen Intelligenz steht in der Diagnostik erst am Anfang, aber es ist möglich, dass Machine Learning künftig mehrere Datenquellen aus der Diagnostik kombiniert und damit eine Krankheit sowie ihren Verlauf beurteilen kann. Künstliche Intelligenz wird allerdings Ärzt:innen nicht ersetzen, sondern potenziell gefährliche Auffälligkeiten nur markieren. Die Interpretation und Therapieentscheidung wird weiterhin Ärzt:innen überlassen.

Auch die systematische Suche nach neuen Wirkstoffen, das Drug-Screening, steht im Fokus der Wissenschaftler:innen. Dabei werden in experimentellen Studien Tumorzellen von Patient:innen entnommen und mit allen verfügbaren Wirkstoffen getestet. So soll die medikamentöse Therapie präziser an Patient:innen angepasst werden.

Diese Forschungsansätze zeigen deutlich, dass die Weiterentwicklung der Personalisierten Medizin mit individuellen, auf Patient:innen und ihre Erkrankung abgestimmten Therapien, die Zukunft der Medizin ist.