Personalisierte Medizin

Globalisierung und Individualisierung stehen in der modernen Gesellschaft für zwei gegenläufige Trends, die selbstverständlich auch in der Medizin und der Gesundheitsversorgung ihre Ausprägungen haben. Während sich beispielsweise in den letzten Jahrzehnten in den entwickelten Industriegesellschaften ein Trend von der Großfamilie zum autonom agierenden Individuum vollzieht, lässt sich auf der anderen Seite eine Entwicklung vom Nationalstaat zur „Weltgesellschaft“ und vom nationalen zum globalen Markt beobachten. Auf den Gesundheitsbereich bezogen schlägt sich die Globalisierung in multinational angelegten klinischen Studien an großen Populationen oder grenzüberschreitender Telemedizin nieder, während sich zugleich mit der Personalisierten Medizin ein deutlicher Trend zur Individualisierung abzeichnet. 

Weites Anwendungsspektrum

Personalisierte Medizin ist ein relativ junger Begriff. Wie das bei jungen Begriffen häufig der Fall ist, hat sich die Fachwelt auf eine einheitliche Definition und damit auch auf eine fachliche Abgrenzung des Gebietes bis heute noch nicht einigen können. Fälschlicherweise wird die Personalisierte Medizin in der öffentlichen Diskussion oft mit Pharmakogenomik gleichgesetzt – dem Einfluss der Erbanlagen eines Patienten auf die Wirkung von Arzneimitteln. Aber diese Sichtweise greift zu kurz, weil sie die Rolle von Informations- und Medizintechnik für die Personalisierte Medizin unterschlägt. In der Personalisierten Medizin werden zum Beispiel auch bildgebende Verfahren eingesetzt wie das molekulare Imaging. Dabei können mit bildgebender Diagnostik Krankheiten auf Molekülebene erkannt werden.

Dem allgemeinen gesellschaftlichen Trend zur Individualisierung folgend, kann die Personalisierte Medizin ganz allgemein als eine auf den individuellen Patienten abgestimmte und optimierte Medizin oder Gesundheitsversorgung verstanden werden. Diese sehr allgemeine Sicht schließt verschiedene Anwendungen ebenso ein wie deren kombinierte Auswertung mittels Software, die den Arzt bei der Wahl der geeigneten, individuellen Therapie unterstützt.

Die einzelnen Anwendungen:  

• Individualisierte Diagnostik, Prädiktion und Prävention  
• Individualisierte Therapie mit Medikamenten 
• Individualisierte Therapie mit autologen Zellen 
• Individualisierte Therapie mit medizintechnischen Systemen 
• Individuelle Therapie mit IT-gestützten Systemen 
• Individuelle Assistenz mit IT-gestützten Systemen 
• Patientenakte und Patientenmodell 
• Individualisierte ganzheitliche Medizin 

Diagnostik

Mit Biomarkern lassen sich gesunde oder krankhaft veränderte biologische Prozesse charakterisieren. Diese Messgrößen können für eine individualisierte Diagnostik herangezogen werden, um den Therapieerfolg für den einzelnen Patienten zu prognostizieren und eine entsprechende individuell angepasste Therapie durchzuführen. 

Medikamententherapie

Grundlage für die heutige evidenzbasierte Medikamententherapie ist ihr statistisch gesicherter Wirksamkeitsnachweis an großen Patientengruppen. Es ist aber seit Langem bekannt, dass Patienten bei sonst gleicher oder ähnlicher Diagnose sehr unterschiedlich auf Wirkstoffe und ihre Dosierung ansprechen. Das kann einmal dadurch verursacht werden, dass „scheinbar“ identische Krankheitsbilder auf molekularer Ebene – in der die Medikamente wirksam werden – unterschiedlich sind. Ein anderer Grund: Die Verarbeitung oder Verteilung der Pharmaka ist unterschiedlich ausgeprägt. Ziel einer „Personalisierung“ ist es, durch die Erfassung und Bewertung genomi­scher oder nichtgenomischer Biomarker die für den Patienten optimale Therapie zu finden. Trotz aller bisher erzielten Fortschritte auf Teilgebieten muss man allerdings konstatieren, dass mit einer breiten praktischen Anwendung noch nicht so bald zu rechnen ist.

Therapie mit körpereigenen Zellen

Eine weitere Anwendung ist die Individualisierte Therapie mit körpereigenen Zellen. Diese sogenannten autologen Zellen können entweder direkt als Transplantate oder als Transportwerkzeuge für Antigene und Gene, oder als Basismaterial für die Züchtung von Organen oder Organteilen (Tissue Engineering) dienen. Trotz einiger erfolgversprechender Forschungsansätze sind wohl auch hier in den nächsten Jahren noch keine dramatischen Erfolge zu erwarten.

Therapie mit medizintechnischen Systemen

Prothesen und Implantate verbergen sich hinter der Individualisierten Therapie mit medizintechnischen Systemen. Dazu zählen die individuell als Unikate hergestellten oder individuell angepassten Prothesen ebenso wie beispielsweise die individuelle Bestrahlungsplanung in der Strahlentherapie. In diese Gruppe gehören aber auch die aktiven Implantate, die entweder individuell für den Patienten hergestellt oder angepasst, nach der Implantation individuell auf den Patienten eingestellt werden, oder sich völlig automatisch an die Bedürfnisse des Patienten anpassen können – und dies nicht nur statisch, also ein für alle Mal, sondern immer wieder.

Als Modell für diese Gruppe können die schon sehr ausgereiften Herzstimulationssysteme (implantierbarer Herzschrittmacher und Cardioverter/Defibrillator) gelten. Am implantierbaren Herzschrittmacher lässt sich die zeitliche Abfolge der Individualisierungsstufen besonders gut zeigen: 

• Angefangen hat es 1958 mit der ersten Implantation eines primitiven festfrequenten Herzschrittmachers. Motto: Alle Patienten bekommen den gleichen.  
• Der nächste Schritt war dann schon der Bedarfsschrittmacher. Motto: Jeder bekommt seinen aus einer Gruppe von etwa vier verschiedenen. 
• Danach folgte die Programmierbarkeit nach der Implantation. Motto: Wir implantieren erst einmal und können dann immer noch entscheiden, was der Patient benötigt. 
• Im nächsten Schritt wurde die sensorgesteuerte Frequenzadaptation eingeführt. Motto: Mein Schrittmacher passt sich meiner Belastung an.  
• Dann kam die Remote-Funktion (Telemonitoring) dazu. Motto: Mein Arzt kann die Funktionstüchtigkeit meines Herzschrittmachers überwachen, egal wo ich gerade bin oder wo er gerade ist. 
• Ab etwa 2005 folgte die Automatisierung. Motto: Der Herzschrittmacher stellt sich ganz automatisch auf meine entsprechenden Bedürfnisse ein. 

Therapie mit IT-gestützten Systemen

Bezog sich die Individualisierung bei den letzten drei Gruppen direkt auf die Therapeutika inklusive ihrer Dosierung oder Anpassung, liegt bei den nächsten beiden Anwendungen die Individualisierung mehr bei den Therapiewerkzeugen, speziell bei IT-gestützten Systemen. In der ersten Anwendung erfolgt die Individualisierung durch patientenspezifische Modelle, die den Therapeuten zum Beispiel im OP-Saal unterstützen. 

Durch Fortschritte in Informationstechnik, Medizin, Biologie und den Ingenieurwissenschaften steht dem Therapeuten heute eine ständig wachsende Zahl zusätzlicher Daten zur Verfügung. Dazu zählen nicht nur eine mittlerweile auf die räumliche Dimension erweiterte morphologische Bildgebung, sondern auch diverse funktionelle, metabolische, molekulare und atlasreferenzierte Daten. Der Therapeut muss sich innerhalb dieser Datenfülle orientieren, zur richtigen Zeit die richtigen Daten selek­tieren, zu Informationen verknüpfen und daraus neue Schlüsse ziehen. Er muss sich mit den vielen zur Verfügung stehenden Daten ein „vieldimensionales“ individuelles Modell vom Patienten zusammensetzen und auf der Grundlage dieses Modells die notwendigen therapeutischen Schritte unternehmen.

Dieses ständig wachsende „Überangebot“ an Daten und Informationen und die begrenzte Fähigkeit des Menschen, daraus wirklichkeitsnahe Abstrahierungen und zielführende, sichere Entscheidungen zu treffen, machen gerade den Einsatz innovativer Informationstechnik notwendig. Diese muss in der Lage sein, Daten, Informationen, Patientenmodelle und den Workflow zeitgerecht für den Therapeuten zu verknüpfen und in einer für ihn sofort verwertbaren Form bereitzustellen. Mit diesen IT-gestützten Werkzeugen lässt sich dann auch ein auf den Therapeuten angepasster – personalisierter – Workflow einrichten: Hier bezieht sich die Personalisierung also nicht nur auf den Patienten, sondern auch auf den Therapeuten. 

Assistenz mit IT-gestützten Systemen

Die individuelle Assistenz mit IT-gestützten Systemen ist eine weitere Gruppe von Anwendungen mit dem Ziel, den alten oder chronisch kranken Menschen oder Patienten durch technische Unterstützung möglichst lange in seinem häuslichen Umfeld zu belassen. Dies wird als Ambient Assisted Living (AAL) bezeichnet. AAL-Lösungen unterstützen den Patienten bei den täglichen häuslichen Verrichtungen und sind insbesondere für die Gesundheitsversorgung interessant, etwa bei Telehomecare, Telemonitoring, Teletherapie oder Telenursing. Die erforderlichen technischen Lösungen und entsprechenden Dienste lassen sich individuell an die Situation des Patienten anpassen.

Patientenakte und Patientenmodell

Personalisiert sind per se auch die elektronischen Patientenakten sowie bestimmte Gesundheitsdienste und Wissenssysteme. Allerdings sind auch hier ausgeklügelte Patientenmodelle und Navigationswerkzeuge erforderlich, um für den Patienten und den Therapeuten relevante Informationen aus der Fülle der abgespeicherten Daten zu generieren.

Ganzheitliche Medizin

Die letzte Gruppe ist die individualisierte ganzheitliche Medizin. Sie versteht den Menschen nicht nur in seiner Genomstruktur und als Träger einer Krankheit oder eines kranken Organs, sondern respektiert ihn auch in seiner Ganzheitlichkeit. 

Innovationstreiber Personalisierte Medizin

Die beschriebenen Anwendungen machen deutlich, dass die Personalisierte Medizin im Trend liegt und erhebliche neue Möglichkeiten in der Gesundheitsversorgung eröffnet. Der Trend zur Individualisierung der Medizin ist dabei ganz allgemein zu erkennen, sollte also nicht nur auf die molekulare Medizin beschränkt werden. 

Der Entwicklungsstand aus Sicht der praktischen Anwendung ist für die genannten Anwendungen sehr unterschiedlich. Während die individuelle Therapie mit aktiven Implantaten und Prothesen längst State of the Art ist, prog­­nostizieren Experten bei AAL beispielsweise einen Entwicklungshorizont von fünf Jahren bis zur praktischen Etablierung, bei der modellgestützten Therapie von zehn bis 15 Jahren und bei der biomarkergesteuerten Medikamententherapie von 15 bis 30 Jahren. Zur Erinnerung: Auch das Erfolgsprodukt „Herzschrittmacher“ hat bis zu seiner heutigen Reife eine 50-jährige Entwicklungszeit hinter sich.

Bis auf die individualisierte ganzheitliche Medizin sind alle anderen aufgeführten Anwendungsfelder der Personalisierten Medizin ohne hochwertige, innovative Informationstechnik nicht denkbar. Das bezieht sich nicht nur auf den jeweils erreichten Stand,  sondern ganz besonders auch auf die zukünftige Weiterentwicklung. Die Personalisierte Medizin fungiert einerseits als Treiber für die IT. Allerdings wird die Personalisierte Medizin selbst auch durch neue Innovationen der Informationstechnik „getrieben“. 

Autor: Dr. Wolfgang Niederlag, Abteilungsleiter im Krankenhaus Dresden-Friedrichstadt

Tagung zum Thema: Im Rahmen des 40. Kongress der Deutschen Gesellschaft für Endoskopie und Bildgebende Verfahren e.V. (DGE-BV) findet das Symposium "Krankenhaus der Zukunft. Von der Diagnoseunterstützung bis zur modellgestützten Therapie" (10. März 2010 in Hannover) statt, das sich mit Medizintechnik und IT in der Personalisierten Medizin beschäftigt.