Metabolomik: Der nächste Schritt in der Präzisionsmedizin

Metabolomics kann den tatsächlichen physiologischen Zustand einer Person messen und so neue Erkenntnisse über die Gesundheit liefern

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Ali Tinazli, PhD, kam im Sommer 2021 als CEO zu Lifespin in Deutschland. Er verfügt über fundierte Kenntnisse in den Bereichen Wissenschaft und Wirtschaft der Biomedizin und des Gesundheitswesens sowie der Konvergenz von Digital-/Verbrauchertechnologien und dem Gesundheitswesen. Ali promovierte in Biochemie an der J.W. Goethe Universität in Deutschland und studierte Wirtschaft an der UC, Berkeley's Haas School of Business und der MIT's Sloan School of Management. Ali war in strategischen und operativen Funktionen beim Aufbau neuer Unternehmen bei Fortune-100-Unternehmen wie Sony und HP tätig. Darüber hinaus verfügt er über umfangreiche unternehmerische und praktische Erfahrungen mit Start-ups im Bereich Biowissenschaften und ist als Vorstandsmitglied und Angel-Investor für zahlreiche Start-ups tätig, die von Cybersicherheit bis hin zur Onkologie reichen.


Die personalisierte Medizin ist vielleicht der wichtigste Megatrend im Gesundheitswesen, der sich aus der Genom- und IT-Revolution entwickelt hat, die vor mehr als 30 Jahren begann. Dank neuester Technologien sind Kliniker heute zunehmend in der Lage, einige Krankheiten frühzeitig zu diagnostizieren - oft noch vor dem Auftreten von Symptomen oder gar einer Krankheit. Dieser Fortschritt macht es möglich, Behandlungsoptionen auf der Grundlage des einzigartigen genetischen Profils, des Phänotyps, des Lebensstils und anderer Merkmale eines einzelnen Patienten zu personalisieren. Dies wird es den Ärzten ermöglichen, die Krankheit genau zu charakterisieren, die Patienten zu schichten und die richtige, auf die Krankheit und den Zustand des Patienten abgestimmte Behandlung auszuwählen.

Derzeit findet der Einsatz von Genomikmodalitäten wie zirkulierender Tumor-DNA (ctDNA) schnell Eingang in die normale klinische Praxis. Die Analyse von ctDNA ist ein sich schnell entwickelnder Bereich in der Onkologie und wird für die Krankheitsüberwachung, die Früherkennung und die Analyse genomischer Biomarker eingesetzt, was durch den Bedarf an einem genauen, schnellen und prädiktiven Test beschleunigt wird, der Behandlungsentscheidungen für Krebspatienten ermöglicht. Zur Identifizierung von Krebserkrankungen im Frühstadium wird ctDNA jetzt in klinischen Studien als effektive Diagnoseplattform validiert.

Das Versprechen der Genomik ist jedoch nicht ohne technische Herausforderungen: Während die ctDNA eine genomische Profilerstellung in Echtzeit ermöglicht, ohne dass invasive Tumorbiopsien erforderlich sind, wird sie durch den geringen Anteil an ctDNA in Bioflüssigkeiten und die für ihren genauen Nachweis erforderlichen Sequenzierungsanforderungen behindert. Die Sequenzierung des gesamten Genoms in der für den Nachweis erforderlichen Tiefe ist für die routinemäßige Überwachung auf Bevölkerungsebene immer noch unerschwinglich. Darüber hinaus sind die für den Nachweis erforderlichen Blutmengen nicht trivial und können bis zu 10 ml Blut pro Entnahme erfordern. Es wird erwartet, dass sich der Nachweis und die Verwendung von ctDNA mit der Verbesserung dieser Technologien verbessern und kosteneffektiver werden.

In der Zwischenzeit gibt es ein Zeitfenster für alternative klinische Ansätze, um nicht nur Krebs, sondern auch zahlreiche andere Krankheiten zu erkennen und zu überwachen. So können beispielsweise neurologische oder Stoffwechselkrankheiten nicht durch Genomik-Technologien behandelt werden und erfordern andere klinische Modalitäten für Tests und Überwachung.

Die Zeit ist reif für neue Instrumente, die die Genomik ergänzen. Und eines der wichtigsten und vielversprechendsten Felder ist die Metabolomik, die Forschern die Möglichkeit bietet, den tatsächlichen physiologischen Zustand eines Menschen noch genauer zu messen und möglicherweise eine Reihe neuer Erkenntnisse über die Gesundheit zu gewinnen.

Was ist Metabolomik?

Im Wesentlichen ist die Metabolomik die Untersuchung der Wechselwirkungen, die zwischen Myriaden kontinuierlicher chemischer Reaktionen in allen Lebewesen bestehen, zum Beispiel wenn ein Mensch oder ein anderes Lebewesen Nahrung in Energie umwandelt. Die Chemikalien, d.h. die Stoffwechselprodukte, die benötigt werden, um lebenswichtige Aufgaben wie Bewegung, Denken und Wachstum zu erfüllen, werden als Metaboliten bezeichnet. Die Gesamtheit der Metaboliten, die in einer biologischen Probe gefunden werden, wird als Metabolom bezeichnet.

Im Mittelpunkt der Metabolomik steht das Konzept, dass der Stoffwechselzustand einer Person ein genaues Abbild des allgemeinen Gesundheitszustands dieser Person darstellt. Dieser Stoffwechselzustand spiegelt wider, was durch das Genom kodiert und durch Ernährung und Umweltfaktoren verändert wurde. Krankheiten wirken sich deutlich auf den Stoffwechsel aus und verursachen spezifische Veränderungen in den Stoffwechselbeziehungen, d.h. in der Anwesenheit und Menge der Metaboliten. Auf dem Gebiet der Metabolomik wird das Stoffwechselprofil einer Person mit Hilfe fortschrittlicher Technologie in eine quantifizierbare Anzeige des biochemischen Zustands umgewandelt. Dabei wird eine Reihe von Variationen aufgedeckt, die von der normalen Physiologie bis hin zu verschiedenen Pathophysiologien reichen und dabei helfen können, frühe Krebsstadien sowie neurologische Erkrankungen auf eine Weise zu erkennen, die aus genomischen Analysen oft nicht ersichtlich ist.

Wenn sich klinische Wissenschaftler, Technologen und Kliniker weiterhin zusammentun, um die Möglichkeiten der Metabolomik als Frühdiagnose- und Wellness-Tool zu erforschen und zu nutzen, könnte das Potenzial für die Präzisionsmedizin noch nie dagewesen sein.

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