Personalized - Personalisiert (auf Personen oder Personengruppen bezogen)​

Omics Technologien

 

Personalisierte Medizin bezieht das spezielle Patienten-bezogene Wissen aus entsprechenden speziellen Analyse-Techniken, die geeignet sind, sowohl Individuen als auch Patienten-Gruppen zu charakterisieren. Die erforderlichen Informationen werden in erster Linie durch molekularbiologische Verfahren erhalten, die man unter dem Sammelbegriff -omics-Technologien zusammenfassen kann. Dabei steht die Silbe -omics hier für Analyse einer Datengesamtheit ein sogenanntes -ome. Beispielsweise das ganze Genom, das gesamte Transcriptome, etc. Einfach alles was man kollektiv für eine Zelle, ein Gewebe oder einen Organismus finden kann. Dementsprechend gibt es zu jedem -ome Datensatz eine entsprechende -omics Analyse.

 

Ich werde hier die verschiedenen -omics Bereiche zunächst nur ganz kurz definieren und dann in den folgenden Blog Einträgen näher auf die einzelnen Bereiche eingehen. Damit sollte es leicht möglich sein, schnell Informationen zu einem gesuchten Begriff zu finden. 

 

The wichtigsten -omics Bereiche, die in diesem Blog behandelt werden:

 

Genomics

 

Daunter versteht man die Bestimmung und Analyse der genetischen DNA einer Zelle, eines Gewebes, oder eines ganzen Individuums, um Abweichungen in der Basen-Sequenz zu finden. Damit kann man genetische Risiken für Krankheiten oder Anfälligkeit für bestimmte Krankheiten erkennen.

 

 

Epigenomics

 

Bestimmung von Chromatin-Veränderungen, die nicht direkt die genetische Sequenz betreffen. Sie verändern aber die Chemie rund um die DNA und speziell der Proteine, in welchen die DNA eingepackt ist (Nucleosomen). Damit erkennt man “Umprogrammierungen”von Genombereichen, die zu Krankheiten führen, auch wenn gar keine Mutationen vorliegen. Das Ausführungsprogramm der Gene ist hier verändert, nicht die Gene selbst.

 

Transcriptomics

 

Doppelsträngige DNA (die Helix) wird in einzesträngige RNA umgeschrieben (transkribiert). Diese RNA kann sich dann von der DNA lösen un durch die Zelle wandern. Sogenannte messenger (Boten) RNA, mRNA, trägt die Instruktionen für die Proteine (Eiweiße) die in der Zelle gebildet werden. Dazu wird die mRNA abgelesen und in eine entsprechende Abfolge von Aminosäuren durch die Protein-Fabriken der Zoll (Ribosome) übersetzt, was dann letztlich das Protein darstellt. Sowohl die Art als auch die Menge an einzelnen mRNAs, die in einer Zelle vorhanden sind, geben Aufschluss über Veränderungen, die mit Krankheiten zusammenhängen,die oft erst später als klinisch relevant auftreten, Transcriptomics und Epigenomics sind eng miteinander verflochten und regulieren sich gegenseitig. 

 

Abb 13: Die fünf wichtigsten -omics Bereiche und ihr Bezug zu Vorgängen in der Zelle.

 

Proteomics

 

Wenn die mRNA erfolgreich in ein entsprechendes Protein übersetzt wurde, kann dieses Protein nun seinerseits durch die Zelle zu seinem Wirkort wandern. Dabei werden Proteine oft noch chemisch verändert (z.B. durch Phosphorylierung), wodurch sie an spezielle Aufgaben angepasst oder einfach nur aktiviert werden. Proteine sind die am häufigsten genutzten Biomarker for Krankheits-relevante Veränderungen im Organismus und können routinemäßig in Körperflüssigkeiten (Speichen, Blut, oder Urin) bestimmt werden. 

 

Metabolomics

 

Alles was wir essen wird im Magen-Darmtrakt in kleine Einheiten zerlegt, die der Körper aufnehmen und verwerten kann. Daraus werden in der Folge alle Bausteine des Körpers sowie die Energielieferanten gewonnen, bzw. aufgebaut, die der Körper braucht. All diese Teile werden als Metaboliten bezeichnet. Sie sind erforderlich, um Energie zu Leben zu erzeugen, Körpermasse aufzubauen, oder Defekte zu reparieren (z.B. Wundheilung). Die Gesamtheit dieser Metaboliten, einschließlich der verarbeitenden Proteine werden als Metabolome einer Zelle, eines Gewebes oder eines ganzen Menschen bezeichnet.

 

Ich werde mich auf diese fünf Kategorien konzentrieren, obwohl es natürlich noch eine ganze Reihe weiterer -ome und -omics Gebiete gibt (z.B. Lipidomics, Fette und ihr Stoffwechsel). Die genannten fünf stellen aber die wesentlichsten Informationslieferanten für Anwendungen und Weiterentwicklung der Personalisierten Medizin dar. 

 

In den nächsten fünf Blog Einträgen werde ich diese -omics Technologien hinsichtlich einer allgemeiner Fragen näher beleuchten:

 

 

  1. Was sind die wesentlichsten Ergebnisse, die für Personalisierte Medizin relevant sind?
  2. Welche medizinischen Proben werden benötigt, um die zugehörige experimentelle Analyse auszuführen?
  3. Welche grundsätzliche Technologie steckt hinter der entsprechenden -omics Anwendung?
  4. Was sind die wahrscheinlichsten nächsten Entwicklungen und wie verbessern sie die Personalisierte Medizin?

 

 

Was kommt als nächstes?

 

Nächste Woche folgt der erste Teil der speziellen -omics Serie, eine Erklärung von Genomics anhand der vier skizzierten Fragen. 

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