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Krebsforschung an der Saar-Universität
„Inspector“ der Saar-Uni jagt Krebszellen

Auf der Bildschirmdarstellung ist ein winziger Tumor in einer Brust zu sehen. Tumorzellen können sich von Patient zu Patient extrem unterscheiden. Das Computerprogramm der Saarbrücker Bioinformatikerin Lara Schneider hilft, den optimalen Mix an Wirkstoffmolekülen für jeden Patienten zu finden.
Auf der Bildschirmdarstellung ist ein winziger Tumor in einer Brust zu sehen. Tumorzellen können sich von Patient zu Patient extrem unterscheiden. Das Computerprogramm der Saarbrücker Bioinformatikerin Lara Schneider hilft, den optimalen Mix an Wirkstoffmolekülen für jeden Patienten zu finden. FOTO: Jan-Peter Kasper / dpa
Saarbrücken. Die Bioinformatikerin Lara Schneider erhält den Roche-Forschungspreis für ein Computerprogramm zur Krebstherapie. Von Peter Bylda
Peter Bylda

Die Entdeckung der Antibiotika gilt als größte medizinische Errungenschaft des 20. Jahrhunderts. Die personalisierte Medizin könnte dereinst dieses Etikett im 21. Jahrhundert tragen. Auch sie soll Leiden verringern und Leben verlängern. Allerdings gibt es einen wesentlichen Unterschied zur vermeintlichen Wunderwaffe des 20. Jahrhunderts. Während das Penicillin nach dem Motto „Eines für alles“ ungezielt jeden Krankheitserreger niedermachen sollte, verfolgt die Medizin der Zukunft eine andere Strategie. Sie geht selektiv vor und filtert aus einer großen Palette von Wirkstoffen jene heraus, die eine bestimmte Krankheit eines ganz bestimmten Patienten kurieren sollen. In der Regel ist das ein Tumor. Denn die personalisierte Medizin ist die Therapie der letzten Lebensjahre.



Sie steht jedoch vor einem großen Problem. Zwar gibt es heute neben den breit wirkenden Mitteln der Chemotherapie schon über 200 spezialisierte, hochwirksame Antitumor-Medikamente, doch die wirken selektiv. Sinnvoll ist ihr Einsatz nur gegen die Typen von Krebszellen, auf die sie programmiert wurden. So spricht zum Beispiel nur die Hälfte der Melanom- und Lungenkrebs-Patienten auf eine spezielle Immuntherapie an, berichten Forscher der Universität Zürich. Die andere Hälfte habe nichts davon, leide aber unter den Nebenwirkungen.

Besser wäre es, die behandelnden Ärzte wüssten schon vor einer Therapie, welcher der bei diesem  Typ von Krebszellen in Frage kommenden Wirkstoffe statistisch die beste Wirkung zeigt. Ein Computerprogramm, das diese Vorhersage ermöglicht, ist jetzt an der Saar-Universität entwickelt worden. Die 29-jährige Saarbrücker Bioinformatikerin Lara Schneider hat dafür vom Schweizer Pharmakonzern Roche den „Future X Healthcare Scientific Excellence Award“ (FXH) erhalten.

Eine Krebserkrankung kann viele Ursachen haben. Deshalb können sich Tumorzellen im gleichen Organ  von Patient zu Patient extrem unterscheiden. Damit die modernen Medikamente der molekularen Medizin Wirkung entfalten, müssen sie gezielt Lebensfunktionen entarteter Zellen angreifen und dürfen dabei den Stoffwechsel gesunder Zellen nicht stören. Voraussetzung dafür ist der optimale Mix der zur jeweiligen Krankheit des jeweiligen Patienten passenden Wirkstoffmoleküle – und bei dieser Auswahl hilft die Software des Saarbrücker Zentrums für Bioinformatik. Der „Drug Target Inspector“ (sinngemäß etwa:  Wirkstoffsensor für Krebsmedikamente)  verlangt als  Eingabe genetische Informationen gesunder Zellen und Gendaten der Zellen des Tumors. Die Differenzmenge zwischen den Datensätzen „gesund“ und „krank“ ist  schließlich der Bereich, in dem sich der Inspector auf die Suche nach der Wirkstoffkombination macht, die diesen Krebszellen mit höchster Wahrscheinlichkeit den Garaus macht. In der Sprache der Forscher ausgedrückt klingt das so: „Es geht uns darum, typische Signalwege der Tumorzellen zu identifizieren“, erklärt Lara Schneider. Der Drug Target Inspector solle einen Tumor für Mediziner transparent machen und so bei der Therapie helfen. Die Betonung liege dabei auf „helfen“, erklärt die Saarbrücker Forscherin. Sie beschreibt das Programm bescheiden als medizinischen Ratgeber – im Gegensatz zu anderen Anwendungen der Künstlichen Intelligenz, die eher als digitales Orakel erscheinen, das aus seinem unendlichen Wissensspeicher Schlussfolgerungen ziehe, die auch ein Fachmann nicht immer nachvollziehen könne.

Bisher ist das Assistenzsystem für Mediziner noch eine experimentelle Anwendung, schränkt Lara Schneider ein. Um es zu einem Instrument für den klinischen Einsatz zu machen, brauche es einen medizinischen Kooperationspartner. Die Saarbrücker Bioinformatiker um Professor Hans-Peter Lenhof sind derzeit mit den Unikliniken in Homburg und Tübingen im Gespräch.



Es gibt noch einen weiteren Grund, weshalb der Drug Target Inspector auf seinen ersten medizinischen Einsatz noch etwas warten muss. Die Aussagen des digitalen Assistenten haben umso mehr Gewicht, je größer die Datenbasis ist, auf der seine Analysen fußen. Dazu gehören zum Beispiel Informationen der Datenbank DrugBank der Universität Alberta in Kanada, die das gesamte Wissen über Arzneimittel mit Daten zu ihren Zielmolekülen gespeichert hat. Wichtiger noch sind aber Geninformationen des Tumors. „Wir brauchen sämtliche genetische Daten eines Patienten“, erklärt Lara Schneider. Und das ist teuer. Zwar sind die Preise für solche Analysen im freien Fall, aber sie kommen aus gewaltiger Höhe. Mehrere hundert Millionen Euro kostete die Entzifferung eines kompletten menschlichen Genoms 2001. Zehn Jahre später war der Preis zwar um das Zehntausendfache gefallen, doch waren immer noch 10 000 Euro zu zahlen. Damit die Analyse  krankenkassenkompatibel werde, müsse der Preis auf unter 1000 Euro fallen, schätzt Lara Schneider. „Damit rechnen wir allerdings in der nächsten Zeit.“ Die Bioinformatikerin geht davon aus, dass es das Programm „zu Beginn des kommenden Jahrzehnt in den Krankenhäusern geben könnte“.