Wie die Wissenschaft die Genetik von Krankheiten nutzt, um Drogen besser zu machen

Wie die Wissenschaft die Genetik von Krankheiten nutzt, um Drogen besser zu machen
Als Individuum behandelt. Whatmatdoes

Personalisierte Medizin ist die Fähigkeit, die Therapie auf einen einzelnen Patienten zuzuschneiden, damit der richtige Patient zum richtigen Zeitpunkt die richtige Behandlung erhält. Aber wie persönlich ist es?

Während die Phrase Bilder von jedem Patienten hervorruft, der seinen eigenen therapeutischen Cocktail bekommt, ist dies nicht der Fall. Das Entwerfen eines individuell zugeschnittenen Pakets wäre zu arbeitsintensiv und (zumindest derzeit) zu teuer. Die Antwort liegt vielmehr im Verständnis der Genetik von Patienten und Krankheiten.

Krankheiten sind nicht (genetisch) gleich

Bis zum Ende der 1990 (und bei einigen Krankheiten in jüngerer Zeit) tendierten wir dazu, einen einheitlichen Ansatz für die Behandlung menschlicher Krankheiten zu verwenden. Das traditionelle Dogma lautete wie folgt: Ein Patient hat eine bestimmte Krankheit, beispielsweise Darmkrebs; Wir entwickeln ein Medikament oder eine Therapie, die gegen dieses wirksam zu sein scheint, und alle Patienten mit Darmkrebs erhalten dieses Medikament oder diese Therapie. Während einige Patienten positiv auf die Behandlung ansprechen und möglicherweise sogar geheilt werden, sprechen andere nicht an und profitieren nicht von der Behandlung (möglicherweise sogar von einigen Nebenwirkungen). Das Medikament wird weiterhin verschrieben.

Dies wirft ein Problem auf: Wenn alle Darmkrebspatienten die gleiche Krankheit haben, sollte die Behandlung doch gleich wirken? Nicht wahr. Wie wir auf Medikamente und Behandlungen reagieren, kann von unserem Erbgut abhängen, genauer gesagt vom Erbgut der Darmkrebszellen.

Die jüngsten technologischen Entwicklungen haben es uns im Wesentlichen ermöglicht, einen molekularen Schnappschuss zu machen von Darmkrebszellen (oder jeder andere Typ von Krankheitszellen, den wir untersuchen möchten) und diese haben gezeigt, dass nicht alle Darmkrebsarten gleich sind. Die genaue Annotation der genetischen / molekularen Veränderungen oder Mutationen in Darmkrebszellen variiert.

Darüber hinaus können Mutationen oder molekulare Veränderungen in einem oder mehreren Genen verschiedener Individuen bestimmen, ob Patienten mit der gleichen Krankheit auf die gleiche Behandlung auf ähnliche Weise ansprechen. Wenn wir diesen „genetischen Kontext“ verstehen, können wir überdenken, wie wir die Therapie angehen. Wenn wir über die molekulare Veränderung eines Patienten Bescheid wissen, können wir ein spezifisches Medikament entwickeln, das darauf abzielt. Obwohl alle Patienten eine unterschiedliche Genetik haben können (was eine individuelle Therapie für jeden Patienten unrealistisch macht), können Untergruppen von Patienten gemeinsame Mutationen / Veränderungen aufweisen, die es ermöglichen, Medikamente für Untergruppen von Patienten zu entwickeln.

Testen Sie es auf Leukämie

Eine der ersten Krankheiten, bei denen dieser Ansatz erfolgreich angewendet wurde, war in Chronische myeloische Leukämie (CML). Eine Einheitslösung für die Chemotherapie hat nicht funktioniert und waren potentiell giftig. Knochenmarktransplantationen waren, obwohl wirksam, auf diejenigen Patienten beschränkt, die einen Spender hatten.


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CML-Patienten haben eine genetische Veränderung in ihren Knochenmarkszellen, die zur Produktion eines Leukämie-spezifischen Proteins (BCR-ABL) führt, das in CML-Zellen hyperaktiv ist. CML war ein perfekter Kandidat für die Entwicklung eines personalisierten Arzneimittels, da eine einzige genetische Veränderung in der Krankheitszelle einen ganzen Zustand charakterisiert. Aus diesem Grund konnten Forscher sowohl aus dem akademischen als auch aus dem pharmazeutischen Bereich Imatinib-Mesylat entwickeln, ein Medikament, das die Aktivität von BCR-ABL einfach hemmt. Das Medikament war so erfolgreich dass es sowohl die Chemotherapie als auch die Knochenmarktransplantation als Behandlung für CML ersetzt hat.

Krankheitsschichtung

Während Imatinib-Mesylat zum Aushängeschild der personalisierten Medizin geworden ist, sind die meisten Erkrankungen nicht durch eine einzige genetische Veränderung in einer Krankheitszelle gekennzeichnet. Es kann beispielsweise fünf oder sogar zehn molekulare Subtypen von Darmkrebs geben, die jeweils durch bestimmte genetische / molekulare Veränderungen definiert sind, die als prädiktive Biomarker bezeichnet werden und auch als „Signaturen“ angesehen werden können.

Wenn wir diese Biomarker kennen, können wir leichter feststellen, wer auf bestimmte Medikamente und Behandlungen anspricht oder nicht. Ärzte können diese Informationen verwenden, um Patienten zu trennen oder zu „schichten“. Dies ist insbesondere für die Chemotherapie bei Krebs von Vorteil. Wenn bekannt ist, dass die genetische Ausstattung der Krebszellen eines Patienten nicht auf die Behandlung anspricht, kann eine alternative Behandlung in Betracht gezogen und die potenziellen toxischen Nebenwirkungen einer Chemotherapie vermieden werden.

Diese Methode (manchmal auch als geschichteter medizinischer Ansatz bezeichnet) ist ein Schlüsselbestandteil der personalisierten Medizin und ist zunehmend verwendet werden In der modernen Krebstherapie und bei der Suche nach einer noch genaueren Definition der genetischen Architektur von Krebszellen werden auch neue Ziele für die Therapie identifiziert, sodass noch mehr Spielraum für die Personalisierung der Medizin besteht.

Obwohl viele der frühen Erfolge der personalisierten Medizin bei Krebs zu verzeichnen waren, gibt es inzwischen Hinweise darauf, dass dieser Ansatz bei anderen Krankheiten angewendet werden kann wie Mukoviszidose (mit signifikantem Erfolg unter Verwendung eines Medikaments namens Ivacaftor, das auf eine bestimmte Mutation in der Krankheit abzielt), Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Diabetes. Und Fortschritt wird auch gemacht auf dem Gebiet der Autoimmun- und Infektionskrankheiten.

Die Ära der personalisierten Medizin ist wirklich angebrochen.Das Gespräch

Über den Autor

Mark Lawler, Lehrstuhl für Translationale Krebsgenomik, Queens University Belfast

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.


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