Personalized - Personalisiert (auf Personen oder Personengruppen bezogen)​

Omics Technologien - Genomics

 

Genomics bezeichnet den Teil der molekularen Biologie, der sich mit der Struktur, Evolution, and dem Kartieren von Genomen befasst. In Bezug auf die Personalisierte Medizin steht dabei die Erkennung von Veränderungen im Genom   eines Menschen (Mutationen, Einfügungen oder Verlust von DNA Stücken, oder sogar die Translokation von Stücken von Chromosomen). 

 

Was sind die wesentlichsten Ergebnisse, die für Personalisierte Medizin relevant sind?

 

Veränderungen in der Genomsequenz die zu krankmachenden oder für Krankheiten empfänglich machenden Genen führen sollten frühzeitig erkannt werden. Dadurch kann man entsprechende Veränderungen des Lebenswandels empfehlen (z.B. bei etlicher Fettleibigkeit). Im Falle gefährlicher Mutationen, die erst später im Leben zu Erkrankungen führen, kann man Personen frühzeitig engmaschig überwachen (e.g. die BRCA Mutationen, die ab einem bestimmten Alter Brustkrebs auslösen). Im Falle von Krebserkrankungen kann man die Tumorgenetik dazu einsetzen, die treibende Kraft des Tumors zu identifizieren und daraus Rückschlüsse für die optimale Therapie ziehen. 

 

Grundsätzlich werden zwei Ansätze verwendet. Sequenzierung des gesamten Exoms (WES), das sind nur die Teile der DNA, die auch für Proteine kodieren. Das wird als der wichtigste Teil des Genoms angesehen, außerdem ist es am einfachsten zu interpretieren, das es nur ungefähr zwei Prozent des Genoms umfasst. Der ganze Rest auf die vollen 3 Milliarden bp wird von Gesamt-Genom Sequenzierung (WGS) erfaßt. Es ist aber auch bedeutend schwieriger, diese Datenflut sinnvoll zu interpretieren. 

 

Welche medizinischen Proben werden benötigt, um die zugehörige experimentelle Analyse auszuführen?

 

Allgemeine Diagnostik für genetische Mutationen kann man schon wenige Stunden nach der Geburt in einer Blutprobe durchführen. In Fall von Tumorerkrankungen, können entweder zirkulierende Tumorzellen aus dem Blut nachgewiesen werden, oder man benötigt eine Gewebeprobe des Tumors (Biopsie).

 

Welche grundsätzliche Technologie steckt hinter der entsprechenden -omics Anwendung?

 

Lange Zeit war die Bestimmung einer kompletten Genomsequenz eine Mammut-Aufgabe, mit der enorme Kosten verbunden waren. Heute kann Next Generation Sequencing (NGS) ein komplettes menschliches Genom in wenigen Tagen sequenziellen und das zu einem Preis der zwischen 3.000 und 6.000 € liegt. Die danach folgende bioinformatische Analyse, um die Ergebnisse einer sinnvollen Interpretation zuzuführen, ist immer noch eine schwierige Aufgabe. Vor allem, wenn man sich nicht nur auf die bekannten Zielregionen beschränken möchte. 

 

Abb. 14: Genomics schematischer Überblick mit den wichtigsten Ergebnissen der Sequenzanalyse

 

Was sind die wahrscheinlichsten nächsten Entwicklungen und wie verbessern sie die Personalisierte Medizin?

 

Wir alle haben Millionen von Variationen im Vergleich zu unseren Mitmenschen. Es ist im Einzelfall ziemlich schwierig daraus vorherzusagen, welche Veränderungen wohl krank machen und welche nicht. Dazu kommt noch, dass einige Veränderungen nur eine einem bestimmten genetischen Umfeld zu Erkrankungen führen. Man muss also auch noch die Beziehungen mehrerer Veränderungen untereinander kennen. Der einzige Weg, das im großen Stil zu bewerkstelligen, besteht darin Millionen von Genomsequenzen zu vergleichen. Da viele davon gesund sein werden, läßt sich daraus der Unterschied zwischen harmlosem Hintergrundrauschen und problematischen Veränderungen ableiten. Die weitere Entwicklung der NGS Methoden wird uns immer schneller und billiger komplette Genomsequenzen liefern. Der technische Fortschritt wird uns also mit den erforderlichen riesigen Datenmengen versorgen, die zur Erfassung vieler neuer Krankheits-korrelierten Veränderungen notwendig sind. 

 

Das kann aber nur funktioneren, wenn wir auch alle bereit sind, unsere Genomdaten der Forschung und Medizin für diesen Zweck zu Verfügung zu stellen, also unser Einverständnis erklären. Letztlich werden wir alle von so einem breiten Einverständnis profitieren.

 

Was kommt als nächstes?

 

Nächste Woche ist das Thema Epigenomics dran. Das ist ein relativ junger Forschungszweig der Genregulation, der vor allen den starken Einfluss der Umgebung berücksichtigt, sowohl der aktuellen als auch der vergangenen Umgebung. 

 

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