Medizinische Revolution und Paradigmenwechsel – die Forschung hinter der Personalisierten Medizin

Beobachten, verstehen, entwickeln. Verbessern! Forschung funktioniert genau auf diese Weise, aber wie kann diese Vorgehensweise die Medizin revolutionieren und wie kann Biologie und Technologie dabei unterstützen? Prof. Dr. Katja Schenke-Layland gibt in der Vortragsreihe Biointelligenz am 13. September, online und in der Württembergischen Landesbibliothek, spannende Einblicke in die aktuelle Forschung zur Personalisierten Medizin und erklärt was heute schon möglich ist.

Ein wichtiges Thema im Fortschritt der medizinischen Forschung ist die personalisierte Medizin. Dieses Feld der Medizin betrachtet den Patienten als Individuum. Jeder Mensch ist einzigartig und so auch seine Gesundheit. Einer Diagnose kann nicht bei jedem Patienten der gleiche Therapieansatz folgen. Inzwischen geht die Personalisierung weit über die Dosierung von Medikamenten hinaus. Ziel ist es individuelle Besonderheiten zu identifizieren und eine optimale Behandlungsmöglichkeit davon abzuleiten, um den Patienten letzten Endes bestmöglich zu behandeln.

Vor allem im Feld der Onkologie wird dieser Paradigmenwechsel bereits angestrebt und eingeleitet. Schon heute ist es möglich durch molekulargenetische Tests im Vorfeld einer Therapie spezielle Charakteristika von Tumorzellen herauszufinden. Auf diese Weise lassen sich sogenannte Biomarker identifizieren, die ein zielgerichtetes Vorgehen ermöglichen. Diese Behandlungsmethode stellt einen alternativen Weg zur Chemotherapie dar, welche allerdings eher unspezifisch alle schnell wachsende Zellen adressiert und somit auch gesunde Zellen geschädigt werden können. Zudem bleiben auch bei diesen personalisierten Ansätzen Nebenwirkungen nicht aus.

Die onkologische, personalisierte Medizin klingt wie eine Revolution der Krebstherapie, welche sie auch definitiv ist. Nichtsdestotrotz weisen viele Krebsvarianten häufig sehr viele Veränderungen auf, was einige Schwierigkeiten nach sich zieht. Nicht für alle bekannten Veränderungen existieren geeignete und zugelassene Medikamente, nicht alle Tumor-Variabilitäten sind bislang überhaupt bekannt. So wird schnell klar, dass dieser Revolution noch sehr viel Zukunftsmusik anhaftet.

Neben den Personalisierungsmöglichkeiten in der Onkologie, gibt es viele weitere Anwendungsfelder, die auf eine Individualisierung und Patienten-abgeleitete Systeme setzen. An dieser Stelle heißt es „Biology meets Technology“!

Welche Perspektiven bietet die Kombination der Forschungsfelder Biologie und Technologie?

Zu Beginn denkt man sicherlich, dass diese zwei Disziplinen wenig Berührungspunkte miteinander haben, sich vielleicht sogar gegenseitig ausschließen. Schließlich beschäftigen sich die Lebenswissenschaften nicht mit Maschinen und maschinellen Prozessen, sondern der Vielfalt des Lebens.

Schaut man jedoch in die Forschungslabore erkennt man relativ schnell, dass die beiden sich recht gut miteinander verstehen und eine spannende Symbiose eingehen können. Zusammen bilden Biologie und Technologie eine verheißungsvolle Grundlage für die Erforschung von Patienten-abgeleiteten Testsystemen.

Organ-on-Chip-System © µOrgano-Lab

Am NMI in Reutlingen wird beispielsweise an den innovativen Organ-on-Chip-Systemen geforscht. Diese Systeme sind kleine mikrofluidische Plattformen, die lebende Substrukturen von Organen in eine kontrollierte Mikroumgebung integrieren und einen oder mehrere Aspekte der In-vivo-Dynamik, also einem menschlichen Körper, nachbilden. Die Chips bestehen aus kleinen dreidimensionalen Kammern und Kanälen im Mikrometermaßstab und bilden die Funktionalität eines Organs ab. Auch Multi-Organ-on-Chips, die das Zusammenspiel verschiedenster organischer Einheiten imitieren, lassen sich bereits realisieren. Die am häufigsten verwendete Anwendung von Organ-on-a-Chip Systemen ist die in der Medikamentenentwicklung. Vor allem Herz- und Lebersysteme sind neben der Bluthirnschranke von besonderem Interesse, da in der pharmakologischen Entwicklung viele Wirkstoffkandidaten an diesen Hürden des menschlichen Körpers bereits scheitern. Oftmals entpuppen sich die Substanzen an diesen kritischen Stellen als zellschädigend und somit unbrauchbar. An dieser Stelle kommen die kleinen Organ-Chips wie gerufen. So können komplexe humanbiologische Prozesse außerhalb des menschlichen Körpers physiologisch simuliert werden.

Neben den faszinierenden Organ-on-Chip Systemen gibt es aber noch eine Reihe weiterer Ansätze, die für die personalisierte Medizin entwickelt werden. Wie sieht die medizinische Versorgung der Zukunft aus? Welche Ideen gibt es, was kann bereits umgesetzt werden und welche Chancen bieten neuartige Devices und diagnostische Verfahren? Prof. Dr. Katja Schenke-Layland freut sich darauf die verschiedenen Ansätze und Ideen aus dem NMI vorzustellen und mit Ihnen in Kontakt zu treten!

Nach einem Biologiestudium und ihrer Doktorarbeit in Jena, zieht es Katja Schenke-Layland zunächst als Postdoc und später als Assistenzprofessorin in die USA nach Los Angeles, um die Forschung an kardiovaskulärem Gewebe zu vertiefen. Ab 2010 übernimmt sie in Deutschland diverse Leitungspositionen am Fraunhofer Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik in Stuttgart, ist gleichzeitig Assoziierte Professorin an der UCLA in Los Angeles und ab 2011 auch Professorin für Medizintechnik und Regenerative Medizin an der Eberhard-Karls-Universität in Tübingen. Seit 2018 ist sie Direktorin am NMI in Reutlingen.

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