Individualisierte Infektionsmedizin

Seit einigen Jahren sorgt das Schlagwort „individualisierte Medizin“ (oft auch: „personalisierte Medizin“ oder „Präzisionsmedizin“) für lebhafte Diskussionen in Forschung, Klinik, Industrie und Gesundheitspolitik. Was ist mit diesem Begriff gemeint?

Noch vor etwa zehn Jahren wurden fortgeschrittene Fälle von schwarzem Hautkrebs, dem sogenannten malignen Melanom, meist mit einer Chemotherapie behandelt. Dieses Standardverfahren wirkt allerdings nicht bei allen Patienten gleich gut. Heute geht der Therapie bei fortgeschrittenen Melanomen vielfach eine genetische Analyse der Tumorzellen voraus. Bestimmte Mutationen können zu vermehrtem Zellwachstum führen und damit das Wachstum des Tumors antreiben. Den betreffenden Patienten verabreichen die Ärzte einen Wirkstoff, der das Signal zur Zellteilung blockiert. Diese Behandlung kann die Überlebenszeit der Erkrankten erheblich verlängern, verursacht allerdings auch belastende Nebenwirkungen wie Gelenkschmerzen und Hautveränderungen. Deshalb wird der Wirkstoff bei Patienten ohne die genannte Mutation nicht eingesetzt.

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Auch bei einigen weiteren Krebserkrankungen wie Magen- und Brusttumoren zeigen manche Patienten auf den Oberflächen ihrer Zellen mögliche Angriffspunkte für Medikamente, andere wiederum nicht. Für jede Patientengruppe ist eine andere Behandlung sinnvoll.

Eine solche Differenzierung nach den besonderen Voraussetzungen des einzelnen erkrankten Menschen ist ein zentrales Element der individualisierten Medizin. Dabei gehen – vereinfacht ausgedrückt – einer Behandlung diagnostische Tests voraus, deren Ergebnis eine passgenau auf Patient und Krankheitsbild abgestimmte Therapie oder auch Prävention ermöglichen soll. 

„Der Grundgedanke ist natürlich nicht ganz neu“, erklärt Prof. Michael Manns, Internist und Gastroenterologe an der Medizinischen Hochschule Hannover (MHH) sowie Klinischer Direktor des HZI.

Seit jeher ist die Medizin bestrebt, die Besonderheiten jedes einzelnen Patienten zu erfassen, um ihn bestmöglich behandeln zu können. Allerdings haben sich in den zurückliegenden Jahren die technischen Möglichkeiten dazu enorm verbessert. Ihr Einsatz macht es heute möglich, die Diagnostik auf eine völlig neue Ebene zu heben.

Prof. Michael Manns

Oft benötigt man nur eine einfache Blutprobe, um mithilfe moderner Technologien eine detaillierte Momentaufnahme zu erstellen, die Aufschluss über molekulare Prozesse im Menschen oder im Krankheitserreger geben kann. Neben der Untersuchung der Gesamtheit der Gene in einem Organismus – kurz: Genomik – hat auch die Analyse anderer Biomoleküle gewaltige Fortschritte gemacht und lässt sich durch automatisierte Abläufe im Hochdurchsatz-Verfahren anwenden. Die Transkriptomik liefert den Medizinern und Biowissenschaftlern Daten darüber, welche Gene gerade tatsächlich abgelesen werden – und wie intensiv. Die Proteomik verrät, welche unterschiedlichen Protein-Moleküle als Bausteine und biologische Katalysatoren in den Zellen und Geweben vorkommen. Die Metabolomik erfasst die Gesamtheit aller Stoffwechselprodukte im Organismus.

Die genannten Techniken, aufgrund der gemeinsamen Endung oft unter dem Sammelbegriff „Omics“ zusammengefasst, machen – im Zusammenspiel mit immer leistungsfähigeren Computersystemen – inzwischen eine gewaltige Flut von Daten verfügbar. Die Herausforderung besteht jetzt darin, diese Daten so zu verarbeiten und miteinander zu verknüpfen, dass man aus ihnen Vorhersagen ableiten kann. Gelingt dies, lassen sich individuelle Risiken und Empfänglichkeiten jedes einzelnen Menschen weitaus schneller und treffsicherer ermitteln als man es noch vor wenigen Jahren für möglich gehalten hätte. Die daraus resultierenden gezielten Präventions- oder Therapiemaßnahmen können zu besseren Behandlungserfolgen, zur Vermeidung unnötiger Nebenwirkungen und zur Kostenreduktion führen.

„Durch die Aufklärung der Funktion eines Moleküls können wir beispielsweise viel über die Entstehung einer Krankheit lernen und damit Vorbeugung oder Behandlung verbessern“, sagt PD Frank Pessler, Mediziner und Wissenschaftler am TWINCORE in Hannover. „Das Bemerkenswerte ist jedoch, dass man seine Funktion nicht unbedingt vollständig verstehen muss, um  es für die Diagnose einer Krankheit zu benutzen.“ Im Idealfall ist der Zusammenhang einfach: Wenn ein bestimmtes Molekül im Körper nachgewiesen werden kann, liegt die Krankheit X vor beziehungsweise ist die Therapie Y anzuraten. Solche Moleküle – oder auch andere aussagekräftige Befunde, die man mittels einer Diagnose erfassen kann – bezeichnet man als Biomarker.   

Abb.1.: Wirksamkeit und Verträglichkeit von Therapien verbessern: Von der „One-fits-all“ (einheitliche Behandlung für alle Patienten) zur individualisierten Medizin
© Debarry/HZI

Mithilfe von Biomarkern, aber auch weiteren Methoden (beispielsweise physikalische Verfahren, klassische Anamnese), lassen sich Patienten in Gruppen einteilen, für die jeweils bestimmte Therapie- oder Präventionsansätze sinnvoll sind. Eine solche Einteilung nennen Fachleute Stratifizierung. Eine daraus abgeleitete individuell angepasste Behandlung verspricht - im Vergleich zur einheitlichen Therapie für alle Patienten („One-fits-all“) - schwere Nebenwirkungen weitgehend zu vermeiden und die Wirksamkeit zu erhöhen (siehe Abb. 1 ). Auch die Stratifizierung wird in der Medizin bereits seit langem praktiziert:

Die individualisierte Medizin erhebt jedoch den Anspruch, diese Einteilung aufgrund belegbarer, wissenschaftlich fundierter Kriterien vorzunehmen – also evidenzbasiert anstatt nach Erfahrungswerten. Dadurch soll sie präziser und effektiver werden.

Prof. Michael Manns

Der individualisierte Ansatz hat mittlerweile Eingang in die klinische Praxis gefunden, und der Einsatz von Biomarkern für die gezielte Ermittlung der geeigneten Behandlung setzt sich zunehmend durch (siehe Abb. 2). Von allen neuartigen Medikamenten, die im Jahr 2015 in den USA zugelassen wurden, waren mehr als 25 Prozent sogenannte personalisierte Präparate: Sie werden nur im Zusammenhang mit diagnostischen Tests auf bestimmte Biomarker eingesetzt.

Abb. 2: Individualisierte Medizin in Zahlen.
© Debarry/HZI

Ganz besonders die Krebsmedizin hat sich stark in Richtung Individualisierung weiterentwickelt, wie die eingangs genannten Beispiele zeigen. „Einer Krebsbehandlung geht heute oft eine molekulargenetische Untersuchung des Tumors voraus, um diesen mit maßgeschneiderten Waffen bekämpfen zu können“, sagt Michael Manns.

Auch bei der Behandlung von Infektionen gibt es bereits einzelne individualisierte Therapien. Eines der wichtigsten Medikamente in der HIV-Therapie beispielsweise führt bei manchen Patienten zu schweren, teilweise lebensbedrohlichen Nebenwirkungen. Verantwortlich dafür ist eine bestimmte genetische Veranlagung. Das Vorliegen dieser Veranlagung und somit ein erhöhtes Risiko für entsprechende Nebenwirkungen wird daher vor der Behandlung geprüft. In diesem Fall leiten die behandelnden Mediziner eine alternative Therapie ein. 

Auch bei einer chronischen Hepatitis C wird das Behandlungsschema individuell angepasst. Dabei sind es nicht nur Patientenparameter wie bestimmte Vorbehandlungen, anhand derer der Therapieplan erstellt wird, sondern auch die Krankheitserreger, die man in Gruppen unterteilt und mit unterschiedlichen Methoden bekämpft. Je nach dem vorliegenden genetischen Typ des Hepatitis C-Virus ist ein anderes Vorgehen notwendig.

Die Möglichkeiten der Individualisierung in der Therapie von Infektionen sind jedoch weitaus vielfältiger und noch nicht annähernd ausgeschöpft. Gemeinsam mit der MHH hat das HZI daher ein eigenes Institut gegründet, das sich der Untersuchung individueller Profile von Menschen und Erregern widmet: das Zentrum für Individualisierte Infektionsmedizin (Centre for Individualised Infection Medicine, CIIM) in Hannover, das Michael Manns als Direktor leitet.

Das CIIM verfolgt das Ziel, Expertise aus Klinik und Forschung in interdisziplinären Projekten zusammenzuführen und so neue Konzepte für maßgeschneiderte Behandlungen in der Infektionsmedizin zu entwickeln. Derzeit ist das CIIM ein virtueller Verbund. In einem geplanten neuen Forschungsgebäude will man die Infrastruktur bündeln und damit die optimalen Voraussetzungen für einen intensiven Austausch zwischen den beteiligten Fachrichtungen schaffen.

Die Ärzte und Wissenschaftler am CIIM suchen nach Biomarkern, die Aufschluss über individuelle Risiken und Besonderheiten von Patienten geben, und nach Methoden, um schnell mehr über das Bedrohungspotenzial und die Schwachstellen einzelner Bakterien- und Virenstämme herauszufinden. Mit neuartigen Tests wollen sie künftig auf einfache Weise die Wirksamkeit von Impfungen überprüfen und die Verträglichkeit von Therapien vorhersagen.

„Die langfristige Vision ist, dass man von jedem Patienten mit einer Infektionskrankheit ein individuelles Profil erstellen kann. Aus diesem Profil soll sich dann die am besten geeignete Therapie ableiten lassen. Bis dahin ist es noch ein langer Weg. Aber ich bin sicher, dass wir am CIIM einiges dazu beitragen können.“

Autoren: Manfred Braun und Jennifer Debarry

Quellenangaben:

Abbildung 2: Personalized Medicine Coalition. The Case for Personalized Medicine. 2011. | Personalized Medicine Coalition. The Case for Personalized Medicine. 2014. 
| Tufts Center for the Study of Drug Development. Personalized Medicine Is Playing a Growing Role in Development Pipelines. Impact Report, 12 (November/December 2010): 6. 
| PMC Progress Report 2015 and 2016: Personalized Medicine at FDA. 

Weitere Informationen:

Personalisierte Medizin - Die forschenden Pharmaunternehmen (vfa.de)

Chart Pack: Value of Personalized Medicine - PhRMA (phrma.org)

Pharmacogenomics and personalised medicine - European Medicines Agency (ema.europa.eu)

Precision Medicine Initiative - U.S. Food and Drug Administration (fda.gov)

Personalized Medicine - National Institutes of Health (nih.gov)

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