Die moderne Medizin hat trotz all ihrer Wunder einen ziemlich großen blinden Fleck. Obwohl scheinbar täglich wissenschaftliche Durchbrüche und neue Wunderbehandlungen angekündigt werden, wissen Ärzte, dass selbst die wirksamsten Medikamente in ihrem Arsenal bei großen Teilen der Bevölkerung nicht wirken.
Beispielsweise sind die Medikamente, die üblicherweise zur Behandlung von Erkrankungen wie Depressionen, Asthma und Diabetes verschrieben werden, bei etwa 30 bis 40 Prozent der Menschen, denen sie verschrieben werden, unwirksam. Bei schwer behandelbaren Krankheiten wie Arthritis, Alzheimer und Krebs steigt der Anteil der Bevölkerung, der keinen Nutzen aus einer bestimmten Behandlung sieht, auf 50–75 %.
Das Problem ergibt sich aus der Art und Weise, wie Behandlungen entwickelt werden. Traditionell wird ein Medikament zur Anwendung zugelassen, wenn es in einer Arzneimittelstudie bei einer großen Anzahl von Personen mit ähnlichen Symptomen wirkt – und es werden keine Fragen zu den Teilnehmern der Studie gestellt, die auf die Behandlung nicht angesprochen haben. Wenn das Medikament dann freigegeben und der Bevölkerung massenhaft verschrieben wird, ist es nicht überraschend, dass viele Menschen – wie die in der Studie – entdecken, dass das neueste „Wundermittel“ für sie nicht allzu wunderbar ist.
Dieses einheitliche System der Arzneimittelentdeckung – obwohl es dazu beigetragen hat, die wichtigsten Arzneimittel des 20. Jahrhunderts aufzudecken – wird heute zunehmend als ineffektiv, veraltet und gefährlich angesehen. Das bedeutet, dass Medikamente entwickelt werden, um beim „Durchschnittsmenschen“ zu wirken, obwohl wir alle – sogar unsere Krankheiten und unsere Reaktionen auf Medikamente – einzigartig sind. Viele Medikamente sind nicht nur für große Teile der Bevölkerung unwirksam, sondern können auch bei anderen schwere Nebenwirkungen hervorrufen.
Glücklicherweise gewinnt ein völlig neuer medizinischer Ansatz an Boden. Während wir mehr darüber erfahren, wie sich Menschen genetisch unterscheiden, passen Mediziner Gesundheitsberatung und medizinische Behandlung eher an Einzelpersonen als an Bevölkerungsgruppen an.
Die persönliche Note
Die personalisierte Medizin (manchmal auch als „Präzisionsmedizin“ bezeichnet) verwendet die genetischen Daten eines Patienten und andere Daten über seine Gesundheit auf molekularer Ebene, um die beste Behandlung für diese einzelne Person und andere mit einem ähnlichen genetischen Profil zu erarbeiten.
Wir neigen dazu, zu denken, dass unsere Gene Dinge wie unsere Größe, Augenfarbe oder ob wir eine genetische Störung haben, bestimmen. Aber die Kombination von Genen, mit denen wir geboren werden, wirkt sich im Laufe unseres Lebens auf viele subtile Weise auf unsere Entwicklung und Gesundheit aus. Die Wahrscheinlichkeit, dass wir mit zunehmendem Alter bestimmte Krankheiten bekommen, die Art und Weise, wie wir Nahrung verstoffwechseln, und unsere Reaktion auf bestimmte Medikamente werden alle von unseren Genen beeinflusst.
Angesichts dessen, was wir heute über Gene wissen, mag dieser Ansatz naheliegend erscheinen. Aber es wurde erst im letzten Jahrzehnt möglich, dank der unglaublichen Fortschritte, die in der DNA-Sequenzierungstechnologie gemacht wurden.
Als das menschliche Genom 2003 zum ersten Mal entschlüsselt wurde, dauerte es über ein Jahrzehnt internationaler Zusammenarbeit und kostete 3 Milliarden US-Dollar. Nur 15 Jahre später dauert die Sequenzierung des Genoms einer Person Stunden statt Jahre und kann für weniger als 1.000 US-Dollar durchgeführt werden. Dies bedeutet, dass genetische Informationen Ärzten und Forschern, die Behandlungen entwickeln, leichter zur Verfügung stehen als je zuvor.
Der Bereich, in dem der neue personalisierte Ansatz in der Medizin bisher den größten Einfluss hatte, ist die Onkologie oder Krebsbehandlung. Besonders die Behandlung von Lungenkrebs gilt als große Erfolgsgeschichte der Präzisionsmedizin.
Krieg gegen den Krebs
Jahrelang wunderten sich Ärzte darüber, warum nur etwa 10 Prozent der Lungenkrebspatienten auf ein gängiges Krebsmedikament namens TKI (Tyrosinkinase-Hemmer) ansprachen, das das Wachstum eines Tumors stoppt. Als Forscher in den späten 2000er Jahren die DNA der Tumore von Patienten untersuchen konnten, stellten sie fest, dass das Medikament tatsächlich nur bei Menschen wirkte, deren Krebszellen eine bestimmte Mutation in einem als EGFR bekannten Gen aufwiesen. Die Mutation bewirkt, dass Zellen unkontrolliert wachsen, und TKI blockiert diesen Effekt, wodurch der Tumor schrumpft. Aber bei Patienten, deren Tumore einen anderen genetischen Ursprung haben, führt eine Behandlung mit TKI zu einer Flut von unangenehmen Nebenwirkungen ohne Aussicht auf Erfolg.
Schließlich wurden die verschiedenen Gene im Herzen verschiedener Lungenkrebsarten aufgedeckt, und der gesamte Prozess zur Diagnose von Lungenkrebs änderte sich. Krebserkrankungen werden nicht mehr einfach danach klassifiziert, wo sie wachsen und wie sie unter dem Mikroskop aussehen. Stattdessen werden sie auf Genmutationen getestet und die Behandlungsoptionen entsprechend ausgewählt. Selbst wenn Tumore während der Behandlung mutieren und Resistenzen gegen genspezifische Medikamente entwickeln, können Ärzte die genetische Veränderung verfolgen und ein anderes Ziel auswählen.
Noch ausgefeiltere personalisierte Krebsbehandlungen sind am Horizont, wie die Immuntherapie, die die eigenen Immunzellen eines Patienten nimmt und sie neu programmiert, um Krebszellen anzugreifen. Die als CAR-T-Zellen bekannten Immunzellen werden dem Patienten entnommen und im Labor genetisch modifiziert, damit sie die genauen molekularen Marker erkennen, die auf den Krebszellen des Patienten wachsen, und dann wieder in den Körper injiziert, um den Tumor anzugreifen. Die Federal Drug Administration (FDA) der USA hat eine Form dieser Behandlung im August nach beeindruckenden Ergebnissen in klinischen Studien zugelassen.
Auch die personalisierte Medizin leistet einen wichtigen Beitrag zur Arzneimittelsicherheit. Das Leiden einer schwerwiegenden Nebenwirkung auf ein Medikament mag selten erscheinen, ist aber unglaublicherweise die vierthäufigste Todesursache in Nordamerika und macht bis zu 7 Prozent aller Krankenhauseinweisungen aus. Auch hier wird das Problem durch unsere Tendenz verursacht, große Gruppen sehr unterschiedlicher Menschen auf die gleiche Weise zu behandeln.
Ein einfacher Gentest kann die Schlüsselgene aufdecken, die manche Menschen gegen bestimmte Medikamente überempfindlich machen oder wenn jemand Medikamente so schnell verstoffwechselt, dass er eine höhere Dosis benötigt. Dieser als Pharmakogenomik bekannte Ansatz ist in Krankenhäusern und Arztpraxen noch lange nicht alltäglich, aber es wird eine neue Software entwickelt, die Ärzten helfen wird, Verschreibungs- und Dosierungsentscheidungen auf der Grundlage des spezifischen genetischen Profils eines Patienten zu treffen. Wir könnten eines Tages sogar Apotheker sehen, die Ihre Gene im Geschäft überprüfen, bevor sie Ihre Medikamente aushändigen.
Datengesteuert
Bei der personalisierten Medizin geht es nicht nur um Genetik. Die Medizin der Zukunft wird von der Generierung und Interpretation vieler Arten von Daten auf molekularer Ebene über Personen angetrieben, die mit einer nie zuvor erreichten Genauigkeit erfasst werden.
„Wir haben jetzt eine Technologie, die uns zu immer erschwinglicheren Kosten detaillierte Informationen über Ihr Genom, Ihr proteomisches Profil [Proteinspiegel], Ihr Stoffwechselprofil und Ihr individuelles Mikrobiom geben kann“, sagt Prof. Pieter Cullis, Biochemiker an der University of British Columbia und Autor mehrerer Bücher über personalisierte Medizin.
„Genanalysen sind informativ, aber Ihre Gene verändern sich im Laufe der Zeit nicht und können Ihnen daher nicht sagen, ob Sie tatsächlich an einer bestimmten Krankheit leiden oder ob Ihre Behandlung anschlägt. Proteine oder Metaboliten in Ihrem Blut geben uns in Echtzeit ein Bild davon, wohin Ihr Körper tendiert oder ob die Medikamente, die Sie erhalten haben, das tun, was sie sollen“, fügt er hinzu.
Anhand einer einfachen Blutprobe können Wissenschaftler die ersten chemischen Hinweise auf eine Vielzahl von Volkskrankheiten – sogenannte „Biomarker“ – erkennen, lange bevor sich körperliche Symptome zeigen. Bei Bauchspeicheldrüsenkrebs zum Beispiel werden viele Patienten erst diagnostiziert, wenn sich Symptome zeigen und die Krankheit weit fortgeschritten ist. Aber der Krebs kann tatsächlich bis zu 15 Jahre asymptomatisch gewachsen sein und verräterische Biomarker freigesetzt haben, die mit molekularen Tests nachgewiesen werden könnten.
Laut Cullis hat eine Kombination aus leistungsstarken Computern, riesigen Datenbanken mit genetischen und biomedizinischen Daten und einer größeren Anzahl qualifizierter Genetiker, die im Gesundheitswesen arbeiten, die Kraft, die Medizin wirklich zu revolutionieren. „Wir werden von einer krankheitsbasierten Gesundheitsversorgung zu präventiven Maßnahmen übergehen“, sagt er, „diese Krankheiten abfangen, bevor sie auftreten oder sich noch in einem frühen Stadium befinden.“
Dr. Elaine Mardis, Professorin für Genomik und Expertin für personalisierte Medizin am Nationwide Children’s Hospital in Ohio, nennt diesen Ansatz „Präzisionsprävention“.
„Es geht um eine regelmäßigere Überwachung und Untersuchung von Menschen mit hoher Anfälligkeit für bestimmte Krankheiten. Im extremsten Fall wurde festgestellt, dass Menschen an Störungen leiden, die ihre DNA-Mutationsrate erhöhen oder defekte DNA-Reparaturmechanismen verursachen, wodurch sie wahrscheinlich im Laufe ihres Lebens mehrere Krebsarten entwickeln. Sie werden dann auf eine Therapie gesetzt, die das erste Auftreten von Krebs verhindern kann“, sagt Mardis.
Ähnliche Behandlungen, die als „Krebsimpfstoffe“ bekannt sind – maßgeschneiderte Behandlungen, die Menschen helfen, eine „Immunität“ gegen ihren jeweiligen Krebs zu entwickeln – werden derzeit für eine Reihe verschiedener Krankheiten entwickelt, darunter Nieren-, Mund- und Eierstockkrebs. „Das ist für mich Präzisionsonkologie vom Feinsten“, sagt Mardis.
Jenseits von Krebs
Personalisierte Medizin beginnt auch in vielen anderen Krankheitsbereichen Wirkung zu zeigen. Letztes Jahr haben Forscher des Wellcome Trust Sanger Institute herausgefunden, dass die häufigste und gefährlichste Form der Leukämie eigentlich 11 verschiedene Krankheiten sind, die alle sehr unterschiedlich auf die Behandlung ansprechen.
Bei HIV- und Hepatitis-C-Patienten können Genomdaten, die sowohl vom Patienten als auch von seinen Viren stammen, den Ärzten helfen, eine Arzneimittelkombination zu wählen, die auf den spezifischen Stamm der Krankheit abzielt und bei dieser Person mit geringerer Wahrscheinlichkeit Nebenwirkungen verursacht. Dies ist wichtig, da unangenehme Nebenwirkungen manche Patienten dazu veranlassen können, die Einnahme ihrer Medikamente abzubrechen. In Kanada reduzierte dieser zweigleisige Ansatz die Sterblichkeitsraten durch HIV um bis zu 90 Prozent.
Und bei Alzheimer – einer Krankheit, die notorisch schwer zu behandeln ist – zeigt die genetische Analyse Subtypen der Krankheit, die mit größerer Wahrscheinlichkeit auf bestimmte Behandlungen ansprechen. Außerdem können Ärzte dank der subtilen chemischen Hinweise, die die Krankheit bestätigen, früher mit der Behandlung beginnen, bevor Symptome offensichtlich sind.
Aber trotz all dieser aufregenden Forschung und einiger bemerkenswerter Erfolge bleibt die Tatsache, dass nur wenige Patienten, die in das Gesundheitssystem im Vereinigten Königreich eintreten, Zugang zu der spezialisierten biomolekularen Analyse haben werden, die zur Personalisierung ihrer Behandlung erforderlich ist. Außerhalb der Onkologieabteilungen sind große Gesundheitssysteme wie der NHS noch nicht darauf eingerichtet, biomolekulare Daten für jeden Patienten zu sammeln und zu analysieren. Personalisierte Medizin wird zu oft als letzter Ausweg oder für die wenigen glücklichen Patienten eingesetzt, die für klinische Studien ausgewählt werden. Der Anteil der Bevölkerung, dessen Genom sequenziert wurde, ist winzig.
Dies beginnt sich jedoch zu ändern. Im Vereinigten Königreich hat das 100.000 Genomes Project damit begonnen, Genome von rund 70.000 Menschen mit Krebs oder einer seltenen Krankheit sowie deren Familien zu sequenzieren, und im vergangenen Jahr veröffentlichte der NHS seine Strategie für personalisierte Medizin, um die Einführung von Präzisionsansätzen in mehr Bereichen voranzutreiben Gesundheitsdienst.
In den USA wurde 2015 von Barack Obama die weltweit größte Datensammlung für Präzisionsmedizin angekündigt. Sie zielt darauf ab, bis 2020 genetische Daten von einer Million Freiwilligen zu registrieren und zu sequenzieren. Laut Cullis wurden im vergangenen Jahr rund 40 % der Medikamente in den USA zugelassen wurden in gewisser Weise „personalisiert“ – was bedeutet, dass die Behandlung mit einem „begleitenden Gentest“ einhergeht, um sicherzustellen, dass sie genau zielgerichtet ist. „Bei Krebs vollzieht sich bereits ein Wandel … Unternehmen werden das Genom eines Tumors sequenzieren und die beste Behandlung für Sie entscheiden“, sagt Cullis.
Doktor, Doktor
Die Einführung personalisierter Medizin in allen Bereichen des Gesundheitswesens erfordert jedoch umfassende Reformen bei der Personalausstattung und Strukturierung der Dienste.
„Ein großer Schwerpunkt der personalisierten Medizin liegt auf der vorbeugenden Medizin und Behandlung, und die Gesundheitssysteme haben noch nie dafür bezahlt“, sagt Cullis. „Es wird eine große Umstellung sein und viele Menschen erfordern, die nicht nur Ärzte, sondern auch in biomolekularer Analyse ausgebildet sind. Die ersten Nutzer davon werden Leute sein, die es sich leisten können, es selbst zu bezahlen.“
Cullis geht davon aus, dass Arztbesuche in den nächsten Jahrzehnten durch häufige Updates von „molekularen Beratern“ ersetzt werden könnten, die Ihren Gesundheitszustand durch regelmäßige Analysen der Biomarker in Ihrem Blut verfolgen und Behandlungen vorschlagen, die für Ihre Gene geeignet sind. Dies könnte virtuell erfolgen, indem die Patienten ihre eigenen Blutproben zur Analyse und Beratung per Skype ins Internet hochladen.
„Die Molekularanalyse wird für Ärzte so störend sein“, sagt Cullis. „Es wird den Diagnose- und Verschreibungsprozess übernehmen. Der Arzt wird zu Ihrem Gesundheitscoach, einer Person, deren Aufgabe es ist, Sie gesund zu halten und auf Anzeichen dafür zu achten, dass Sie vielleicht öfter wandern oder Ihre Ernährung umstellen sollten.“
Ist es also an der Zeit, Ihr Genom sequenzieren zu lassen? Vielleicht noch nicht.
„Im Moment kostet es etwa 1.000 US-Dollar, Ihr Genom sequenzieren zu lassen, oder etwa 2.000 US-Dollar mit der begleitenden Analyse“, sagt Cullis. „Ich habe meine machen lassen und fand sie nicht so nützlich. Es sagte mir, dass ich wahrscheinlich anfällig für Infektionen bin, wenn ich jung bin – aber ich bin nicht mehr jung.“
Da sich jedoch die Infrastruktur in den Gesundheitssystemen auf Bioinformatik und genetische Medizin konzentriert, scheint es unvermeidlich, dass
die Medizin der Zukunft auf Ihren Genen basiert.
„Genomsequenzierung wird immer billiger“, sagt Cullis, „und man muss es nur einmal machen. Wenn die Systeme eingerichtet sind, werden sie Ihnen für den Rest Ihres Lebens bei jedem Arztbesuch wichtige Informationen über Sie liefern.“
[Dieser Artikel wurde erstmals im November 2017 veröffentlicht]