Personalized - Personalisiert​

Omics Technologien - Metabolomics

 

Metabolomics wird in Wikipedia wie folgt definiert:”Die Erforschung des Metaboloms wird als Metabolomik bezeichnet (im Englischen metabolomics oder metabonomics)”. Das umfasst aber nicht nur die Moleküle (Metaboliten) sondern  auch die zugehörige Biochemie. Die wird von speziellen Proteinen (Enzymen) bewerkstelligt, wobei oft viele Proteinen in Ketten zusammengeschaltet arbeiten, um metabolische Veränderungen in mehreren Stufen zu bewirken. Metablomics, wie alle anderen -omics Anwendungen auch, versucht die Gesamtheit (soweit möglich) dieser metabolischen Vorgänge im Organismus zu erfassen, sei es in einer Zelle, einem Organ oder einem Menschen. 

 

 

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

 

Metabolomics Daten liefern das aktuellste Bild aus dem Organismus. Der Metabolismus kann sich sehr rasch aufgrund externer Stimuli (z.B. Essen, Trinken oder auch Medikamente) verändern. Es gibt eine Reihe von Metaboliten, die sich im Falle bestimmter Erkrankungen in sehr charakteristischer Weise verändern. Diese Metaboliten finden sich oft in Körperflüssigkeiten (Blut, Urin, Speichel) und werden routinemäßig als Biomarker eingesetzt. Eines der bekanntesten Beispiele ist die tägliche Bestimmung des Blutzuckerwerkes durch Diabetiker. Millionen Patienten bestimmen und kontrollieren so ihren Zuckerspiegel bzw. ihren Insulin Bedarf. Metabolomics macht im Prinzip dasselbe nur auf einer weitaus größeren Bandbreite von Metaboliten. Auf diese Art hofft man komplexeren und eher versteckten Erkrankungen auf die Spur zu kommen. 

 

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

 

Wie schon erwähnt werden häufig Körperflüssigkeiten verwendet. Prinzipiell kann man auch Gewebeproben verwenden, aber Biopsien sind invasiv und können den Patienten nicht so oft zugemutet werden, wie es eine metabolische Verfolgung erfordern würde. 

 

 

Abb 18: Metabolomics

 

Welche grundsätzliche Technologie steckt hinter der entsprechenden -omics Anwendung?

 

Es gibt eine Vielzahl von Methoden, Metaboliten zu identifizieren und zu messen. Kleine Metaboliten (< 1 kDa) werden häufig im Gaschromatographen (GC) identifiziert, einer recht empfindlichen Methode. GC wird noch wesentlich aussagekräftiger wenn man es mit nachfolgender Massenspektrometrie (MS) koppelt, was einem der Standards heute entspricht. Alternative verwendet man auch High Performance Liquid Chromatography (HPLC), ebenfalls in Kombination mit MS (verbunden über Elektro.Spray-Inonisation). Diese Kombination is noch empfindlicher als GC-MS. 

 

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

 

Weitere technische Verbesserungen der beschrieben Methoden, sowie die Einführung gänzlich neuer Methoden werden mit Sicherheit sowohl das Auflösungsvermögen steigern, als auch die Kosten senken. Zudem werden die komplexen Computer-Algorithmen zur Auswertung der Daten ständig verbessert. Die vergleichsweise einfache und kostengünstige Feldanwendung von Metabolitenbestimmung kennen viele Autofahrer aus eigener Erfahrung: Wenn die Polizei zu Atemalkohol Test bittet, verwenden sie dazu einen Alkohol-Detektor, der auf einfachen elektrochemischen Prozessen beruht. 

 

Was kommt als nächstes?

 

Nächste Woche möchte ich mit den bekanntesten Anwendungen im Bereich der Personalisierten Medizin beginnen, die jetzt häufig als “Precison Medicine” bezeichnet wird. Der deutsche Begriff Präzisions-Medizin ist nicht gebräuchlich, meint aber genau dasselbe. Hier treffen sich alle -omics-basierten Verfahren, um eine präzise Diagnose und Behandlungsstrategien zu finden. Und das alles möglichst gut auf die individuellen Gegebenheiten des Patienten abgestimmt. 

info@m4.de