Besser leben mit Big Data

Präzisionsmedizin: Mit Datenanalysen gegen den Krebs

Dank einer Genom-Sequenzierung besiegte Bryce Olson seine Krebserkrankung. Seine Mission ist es nun, die Präzisionsmedizin für alle zugänglich zu machen.

Im Jahr 2014 wurde bei Intel-Mitarbeiter Bryce Olson metastatischer Prostatakrebs der Stufe 4 diagnostiziert. Mit der standardmäßigen Behandlung aus Operation, Chemo- und Hormontherapie konnte die Krankheit vorerst in Schach gehalten werden. Dennoch litt Olsons Lebensqualität enorm unter den Nebenwirkungen – und schließlich kehrte die Krankheit auch noch zurück. Eine zweite Chemotherapie kam für den damals 44-Jährigen nicht infrage. Stattdessen entschied sich der Ehemann und Familienvater für eine progressive Behandlung auf Basis einer Gensequenzierung.

Molekulare Krebstherapien auf Basis von Genom- oder Tumorsequenzierungen haben eine neue Ära des Gesundheitswesens, der sogenannten Präzisionsmedizin, eingeleitet. Durch diesen Ansatz lassen sich Behandlungen weit besser auf den individuellen Patienten anpassen. Neben den genetischen Informationen über die spezifischen Krebszellen werden auch die bisherige Krankengeschichte, Lebensweise und weitere Faktoren berücksichtigt.

präzisionsmedizin auf dem vormarsch

„Die Präzisionsmedizin birgt eine der größten Chancen für bahnbrechende medizinische Fortschritte, die wir je gesehen haben“, betonte auch US-Präsident Barack Obama nach der Einführung seiner „Precision Healthcare Initiative“ im Januar 2015. Bereits zu diesem Zeitpunkt konnten damit Leben gerettet werden: Bei Leukämie-Patienten ließ sich etwa die Anzahl der weißen Blutzellen wieder auf den Normalwert senken, da ein neues Medikament in der Lage war, ein spezifisches Gen anzuvisieren. Auch im Bereich der HIV-Forschung helfen Gentests den Ärzten, geeignete Kandidaten für einen neuen antiviralen Wirkstoff zu finden.

Das Gesundheitswesen befindet sich in einem Wandel, bei dem das auf alle Patienten angewandte Universalmodell immer stärker von einem personalisierten Behandlungsansatz abgelöst wird. Mit den sinkenden Kosten und immer geringerem Zeitaufwand wird der Zugang für Patienten zur Präzisionsmedizin zunehmend leichter. Die erste Sequenzierung des menschlichen Genoms vor zwei Jahrzehnten kostete rund drei Milliarden US-Dollar (etwa 2,75 Milliarden Euro) und dauerte 13 Jahre. Heute dauern die Berechnungen etwa einen Tag und kosten rund 1.000 US-Dollar (circa 915 Euro).

Die Präzisionsmedizin ermöglicht eine individuelle Behandlung von Patienten.
Die Präzisionsmedizin ermöglicht eine individuelle Behandlung von Patienten.

Dennoch wissen viele Patienten noch immer nicht, dass ihnen diese Methode bereits zur Verfügung steht. „Die wenigsten Mediziner verweisen proaktiv auf die Diagnosetests, mit denen sich die Ursachen einer Erkrankung ermitteln lassen“, so Olson. Grund dafür sei eine Reihe von Faktoren, zu denen etwa der Zeitmangel beim ärztlichen Personal, die unzureichende Genetik-Weiterbildung von Onkologen und Missverständnisse hinsichtlich der Kostendeckung gehören. Eine DNS-Sequenzierung würde, wie im Falle von Olson selbst, durchaus von der Krankenversicherung bezahlt.

Krebs als kontrollierbare Krankheit?

Olson hofft, dass die Präzisionsmedizin die Voraussetzungen schaffen wird, um Krebs zu einer kontrollierbaren Krankheit zu machen. Dank seiner eigenen Genomsequenzierung wird er diesen Erfolg vielleicht noch erleben. Sämtlichen Diagnosen zum Trotz war sein Kampf gegen die Krankheit erfolgreich. „Meine Ärzten sagten, dass sie noch nie so schnell fortschreitenden Prostatakrebs gesehen hätten“, so Olson. „Sie gingen davon aus, dass ich nicht länger als 21 Monate zu leben hätte.“

Die Sequenzierung liefert genaue Informationen zu einer Krebsart.
Die Sequenzierung liefert genaue Informationen zu einer Krebsart.

Der Global Marketing Director bei Intel wandte sich an das Knight Cancer Institute der Oregon Health & Science University (OHSU), das international im Bereich der Krebsforschung und -behandlung eine führende Rolle einnimmt. „Wir fanden heraus, dass der Krebs bei mir einen Zellsignalisierungspfad nutzt, auf den die Standardbehandlung keinerlei Auswirkungen hat“, erklärt Olson. Die erhaltenen Sequenzierungsdaten zeigten, dass er ein geeigneter Proband für eine klinische Studie war, die sich genau mit dieser speziellen Krebsart befasste. Und obwohl die vorgesehene Anzahl der Teilnehmer bereits erreicht war, wurde er nachträglich in die Studie aufgenommen. Heute – 16 Monate später – sind bei ihm keine Anzeichen mehr zu erkennen, dass die Krankheit noch aktiv ist.

Weltweite plattform für datenaustausch

Hinter der Präzisionsmedizin steckt auch der Gedanke, die generierten Daten in einem weltweiten Netzwerk bereitzustellen. Dadurch sollen Ärzte besser von bereits durchgeführten Analysen profitieren, indem ein Onkologe in Cleveland zum Beispiel auf die Erfahrungen eines Kollegen in Berlin zurückgreifen kann. Olsons Sequenzierungsdaten wurden in die Collaborative Cancer Cloud hochgeladen, eine Analyseplattform, die von Intel und dem Knight Cancer Institute entwickelt wurde. Sie gestattet es Institutionen, Genom-, Bild- und klinische Daten über eine sichere Plattform auszutauschen, um die Ursachen von Krebserkrankungen besser zu verstehen und die Entdeckung möglicherweise lebensrettender Erkenntnisse zu beschleunigen.

Die Sequenzierungsdaten sollen Ärzten weltweit zur Verfügung stehen.
Die Sequenzierungsdaten sollen Ärzten weltweit zur Verfügung stehen.

Die Datenmengen, die dabei gespeichert und an verschiedenste Orte übertragen werden, sind riesig. Das menschliche Genom einer Person umfasst rund drei Milliarden sogenannter Basenpaare, die sich in den 23 Chromosomenpaaren innerhalb des Kerns jeder einzelnen Zelle befinden. Schätzungen zufolge umfasst jedes Genom etwa 30.000 Gene. „Bislang haben wir einige Tausend Krebsgenome analysiert, Ziel sind jedoch über eine Million Sequenzierungen“, sagt Dr. Brian Druker, Director des Knight Cancer Institute. „Um diese schwindelerregenden Datenmengen zu sammeln und zu sortieren, werden Rechner mit enorm starker Leistung benötigt.“

Die komplexen Datenanalysen erfordern leistungsstarke Computertechnik.
Die komplexen Datenanalysen erfordern leistungsstarke Computertechnik.

Darüber hinaus muss die eingesetzte Technik in der Lage sein, komplexe Analysen durchführen. Sie muss alle DNS-Daten zusammenführen, normale Zellen mit Tumorzellen vergleichen und molekulare Unterschiede finden, die bei jedem Menschen andersgeartete Krebserkrankung verursachen. Das Broad Institute, eines der weltweit größten Genomik-Forschungszentren, prognostiziert, dass der Markt bis 2025 jährlich ein Zettabyte (eine Trilliarde Bytes) an Daten generieren wird.

verhaltenswandel im gesundheitswesen

Daher benötigt die Branche einen neuen Ansatz für die Verwaltung ihrer Big Data. Es müssten viele Fäden verknüpft werden, um den Aufbau der technischen Infrastruktur voranzubringen, erklärt Eric Dishman, ehemaliger Manager von Intels Health & Life Sciences Group. „Es ist ein Verhaltenswandel nötig, der die sinnvolle Einbeziehung jedes einzelnen Patienten in die eigene Behandlung zum Ziel hat“, so Dishman, der für die Entwicklung des Connected-Care-Programms für Intel-Mitarbeiter maßgeblich verantwortlich war.

Intel setzt sich mit der All-in-One-Day-Kampagne für bessere Behandlungen ein.
Intel setzt sich mit der All-in-One-Day-Kampagne für bessere Behandlungen ein.

Da sich die Präzisionsmedizin immer mehr zur Norm entwickelt, muss auch der Zugang zu entsprechenden Behandlungen schneller und einfacher erfolgen. Mit seiner All-in-One-Day-Kampagne möchte Intel einen umfassenden Ansatz schaffen: Ein Patient sucht einen Arzt auf, erhält eine Gendiagnose und verlässt die Praxis mit einem personalisierten Behandlungsplan. „Unserer Ansicht nach sollte dieser Ansatz bis spätestens 2020 realisiert werden“, so Olson. „Wenn jemand an einer Krankheit leidet, sollte er die Möglichkeit erhalten, dass die Krankheit innerhalb von 24 Stunden per DNA-Analyse diagnostiziert und ein gezielter Behandlungsplan erstellt wird.“

Ein Patient mit einer Mission

Auch Bryce Olson will anderen Menschen dabei helfen, den Kampf gegen Krebs mittels Präzisionsmedizin aufzunehmen. Dabei besteht der erste Schritt seiner Ansicht nach in einer besseren Aufklärung: „Ich rede häufig mit Patienten, bei denen die Erkrankung schon fortgeschritten ist. Keiner von ihnen hat jemals etwas von Sequenzierung gehört – oder sie fragen aufgrund mangelnden Wissens gar nicht nach.“

Mit seinen Musikprojekten will Bryce Olson anderen Krebspatienten helfen.
Mit seinen Musikprojekten will Bryce Olson anderen Krebspatienten helfen.

Um andere mit seiner Geschichte zu ermutigen, organisierte Olson die Spendenaktion FACTS (Fighting Advanced Cancer Through Songs). Mit der Musikinitiative soll die Öffentlichkeit sensibilisiert und Patienten mit Krebs im fortgeschrittenem Stadium ein Molekulartest ermöglicht werden, die keine finanzielle Unterstützung erhalten. Zusammen mit einigen Freuden aus der Musikszene nahm Olson bereits selbst ein Album auf. Für den Nachfolger, den er im Januar 2017 herausbringen will, ist er aktuell auf der Suche nach Sängern, die ebenfalls von Krebserkrankungen betroffen sind oder waren.

Die Erlöse aus dem Verkauf sowie Spenden von Einzelpersonen und Firmen fließen an Consano, eine gemeinnützige Crowdfunding-Plattform für medizinische Forschung. Olson könnte sich vorstellen, dass sich seine Veranstaltung FACTS 2017 zu einem richtigen FACTS Festival weiterentwickelt und er hofft, dass das Event jährlich stattfinden wird. Zweifelsohne ist Olson ein Mann mit einer Mission. „Ich hätte vor fünf Monaten sterben sollen“, sagt er. „Aber zurzeit bin ich nicht einmal nahe am Sterben. Ich habe noch einen langen Weg vor mir.“

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