Personalisierte Medizin: Die Gesundheitsversorgung der Zukunft ist individuell

Laboratory

Die Medizin hat immer besseren Zugriff auf gesundheitsrelevante Daten einzelner Patienten und nutzt diese für individuell zugeschnittene Maßnahmen zur Vorsorge und Behandlung von Krankheiten. Ein neues Zeitalter in der Gesundheitsversorgung bricht an: Personalisierte Medizin. Zu den Wegbreitern zählen bahnbrechende, patentierte Erfindungen, darunter auch Sieger und Finalisten beim jährlich verliehenen Europäischen Erfinderpreis des EPA.

Die Gesundheitsversorgung der Zukunft stellt den individuellen Patienten in den Mittelpunkt. Bereits heute berücksichtigen Ärzte zunehmend genetische Daten ihrer Patienten, etwa bestimmte „Markergene“ – zum Beispiel die „Brustkrebsgene“ BRCA1 und BRCA2 – mit Einfluss auf die Entstehung bestimmter Krankheiten oder Wirkung von Medikamenten.

Aufgrund von DNA-Tests können Ärzte bessere Entscheidungen beim Verschreiben von Medikamenten treffen. Einige Medikamente wirken besser bei Patienten mit bestimmten genetischen Veranlagungen, andere können weniger wirksam oder sogar schädlich sein. Weiterhin kann der Hausarzt aufgrund des DNA-Profils seiner Patienten gezielte Vorsorgeuntersuchungen ansetzen und zielgerichtete Gen-Therapien einleiten.

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Prof. Zatloukal von der Universität Graz erklärt das revolutionäre Potenzial von Bio-Bibliotheken: DNA-Datenbanken ermöglichen individuelle Therapien und gezielte Vorsorge.





Das neue Zeitalter der personalisierten Medizin ist drei wichtigen Entwicklungen zu verdanken:

1. Fortschritte in der Entschlüsslung des menschlichen Genoms und Durchführung von DNA-Tests

2. Effiziente Analyse der genetischen Daten in DNA-Datenbanken durch leistungsstarke Algorithmen

3. Revolutionäre „gezielte Therapien“ durch genetische Forschung

Enormer Marktwert

Der Trend zur personalisierten Medizin verändert auch das Patentwesen: In den letzten zehn Jahren ist die Zahl der Patentanträge im Bereich Medizinische Technologien beim Europäischen Patentamt (EPA) von 7238 Anträgen im Jahr 2014 auf 10 668 im Jahr 2013 gestiegen.

Gleichzeitig haben Patentanmeldungen im Bereich Arzneimittel leicht abgenommen. Daraus lässt sich eine Trendwende abwenden, die ebenfalls der personalisierten Medizin zuzuschreiben ist: Focus auf Vorsorge und gezielte Handhabung von Krankheiten anstatt Behandlung mit Standardmedikamenten, die für alle Patienten gleich sind.

Insgesamt ist die personalisierte Medizin bereits heute zum Wachstumsmarkt herangereift: Im Jahr 2013 wurde der Markt für DNA-Analyseprodukte und Dienstleistungen auf insgesamt $4,5 Milliarden geschätzt. Bis 2018 soll der Marktwert laut einer Studie von BCC Research $11,7 Milliarden übertreffen.

Eine der größten DNA-Datenbanken mit Zell- und Gewebeproben gehört der Firma Genethon mit Sitz in Paris. Der Weltmarkt für DNA-Datenbanken – oder „Bio-Bibliotheken“ – soll bis zum Jahr 2017 einen Wert von über $22,3 Milliarden erreichen.

Entschlüsslung des menschlichen Genoms

Der erfolgreiche Abschluss des Human Genome Projects war gleichzeitig die Geburtsstunde der personalisierten Medizin: Im Jahr 2000 hatten die US-Forscher Craig Venter und Francis Collins erfolgreich drei Milliarden Basispaare menschlicher DNA entschlüsselt. Zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit war der „Bauplan des Lebens" von Wissenschaftlern entziffert worden.  

Seitdem überschlagen sich die Erfolgsmeldungen - bei steigendem Tempo des medizinischen Fortschritts - in der Forschung: Die erste Entschlüsselung des menschlichen Genoms erforderte 13 Jahre Forschungsarbeit und über $3 Milliarden an Geldern. Heute leisten moderne DNA-Sequenzierungsgeräte diese Rechenleistung über Nacht und DNA-Tests kosten rund $1000 pro Genom.

Während die Kosten für DNA-Tests zunehmend sinken, steigt die Rechenleistung von DNA-Sequenzierungsmaschinen, was zahlreichen patentierten Erfindungen zu verdanken ist.

Patentierte Erfindungen als Wegbereiter

Eine der bahnbrechendsten Erfindungen im Bereich DNA-Analyse erhielt im Jahr 2006 den Europäischen Erfinderpreis in der Kategorie „Kleine und mittlere Unternehmen (KMUs)": Der „DNA-Chip" der Wissenschaftler Stephen P.A. Fodor, Michael C. Pirrung, J. Leighton Read und Lubert Stryer ermöglichte einen Quantensprung in der Menge genetischer Daten, die Wissenschaftler in kürzester Zeit analysieren können.

Pål Nyrén

 

Im Jahr 2013 gewann der schwedische Erfinder Pål Nyrén mit seiner leistungstarken Methode zur Sequenzierung von DNA ebenfalls den Erfinderpreis in der Kategorie KMUs: Die von der Firma Biotage vermarktete Technik namens „Pyrosequenzierung" nutzt die lichtaktiven Eigenschaften bestimmter Chemikalien und Enzyme in der DNA zur Erfassung von DNA-Strängen im Labor.

Die genetischen Bausteine für neue, gezielte Therapien - vor allem DNA- und RNA-Moleküle - können im industriellen Maßstab kostengünstig produziert werden, dank einer Erfindung des polnischen Forschers Wojciech Stec, einem Finalisten für den Europäischen Erfinderpreis im Jahr 2006.

Zur neuen Generation revolutionärer Therapieformen gehören genetisch modifizierte Zellkomplexe wie die sogenannten Anti-VEGF-Antikörper, die Krebsgeschwüren die Blutzufuhr „abdrehen" können. Das verantwortliche Forscherteam des US-Pharmaunternehmens zählte beim Europäischen Erfinderpreis im Jahr 2010 zu den Finalisten in der Kategorie „Außereuropäische Staaten".

Jason Chin

Forscher sind inzwischen sogar in der Lage, die Proteinsynthese im Körper umzuprogrammieren, was eine neue Generation wirkungsvoller Therapien für Diabetiker ermöglicht, ebenso wie Diagnose verschiedener Arten von Darm- und Unterleibskrebs. Das grundlegende Prinzip patentierten die Forscher Jason Chin und Oliver Rackham, die zu den Finalisten beim Europäischen Erfinderpreis im Jahr 2012 zählten.

Zukunftsperspektiven

Aus Sicht der Patienten verspricht die personalisierte Medizin ein nie dagewesenes Maß an individueller Fürsorge und Diagnostik. Gleichzeitig stellt dieser bahnbrechende neue Ansatz alle Bereiche der Medizin vor große Herausforderungen.

Momentan verdängen Tests des gesamten Genoms zunehmend einzelne Gen-Tests, was eine enorme Menge von DNA-Daten verfügbar macht - enorme Mengen, die erst einmal analysiert werden müssen. Die Europäische Gesellschaft für Menschliche Genetik warnt bereits jetzt vor einem „Tsunami von DNA-Daten".

Um der steigenden Menge an DNA-Daten gerecht zu werden und den Austausch von Erkenntnissen innerhalb der Wissenschaft zu fördern, hat die Europäische Union die Initiative „IT Future of Medicine" (ITFoM) zum Ausbau der Informationstechnologien in der Medizin gegründet. Das Projekt soll auch in Zukunft sicherstellen, dass trotz steigender Berge von Daten immer noch der wichtigste Faktor im Mittelpunkt steht: Der individuelle Patient und dessen Gesundheit. 

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