Molekulare Whistleblower: Biomarker
Was ist ein Biomarker?
Ein Biomarker ist ein biologisches Merkmal, das im Blut oder in Gewebeproben gemessen und bewertet werden kann. Er zeigt krankhafte Veränderungen auf, kann aber auch biologisch normale Prozesse im Körper nachweisen. (1)Biomarker kommen bereits seit langer Zeit zum Einsatz: Beispielsweise ist die Körpertemperatur ein Biomarker für Fieber und der Blutzuckerspiegel relevant für Diabetiker. Auch der Cholesterinspiegel im Blut ist ein Indikator, der Auskunft über ein erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen gibt.
Durch das immer tiefergehende Verständnis von Erkrankungen stehen mehr und mehr solcher Biomarker zur Verfügung. Kommen sie in der Onkologie zum Einsatz, sprechen Experten auch von Krebs- oder Tumormarkern.
Die Onkologie hält mit 50 Prozent den größten Anteil an allen Studien mit Biomarker-Prüfung. Mehr als jede dritte onkologische Studie (37 Prozent) wird unter Verwendung von Biomarkern durchgeführt. Weitere wichtige Indikationen sind Herz-Kreislauf- und Muskelerkrankungen sowie die Immunologie. (Quelle: von Holleben M, et al.: Medizinische Biotechnologie in Deutschland 2011)
Tumormarker: Biomarker in der Onkologie
Tumormarker liefern wichtige Hinweise auf Krebs, da sie entweder nur bei einer Tumorerkrankung zu finden sind oder weil sie bei Krebspatienten in anderer Konzentration als bei Gesunden vorliegen. Onkologische Biomarker können entweder Bausteine von Krebszellen selbst, deren Stoffwechselprodukte oder Gene, also bestimmte Teile unserer DNA, sowie spezielle Proteine, aber auch ganze Zellen sein.
Allerdings sind noch längst nicht für jede Krebsart Tumormarker bekannt. Und selbst wenn für eine Krebsform spezifische Marker bekannt sind, reagieren viele nicht nur auf Krebs: Andere Ursachen, wie Entzündungen oder Rauchen können die Ergebnisse bestimmter Marker verfälschen. Das heißt auch: Ein einzelner abweichender Messwert beweist nicht notwendigerweise, dass ein Mensch an Krebs erkrankt ist.
Beispiele für Tumormarker
CEA (karzinoembryonales Antigen):
Dieser Biomarker wird vor allem beiDickdarm- und Enddarmkrebsbestimmt und spielt eine wichtige Rolle bei der Prognose, Therapiekontrolle und Nachsorge. Jedoch kann dieser Wert auch bei Entzündungen oder insbesondere einer Leberzirrhose erhöht sein.
hCG (Choriongonadotropin):
Normalerweise wird dieser Wert in Verbindung mit einer Schwangerschaft gemessen. Ist der Wert auch unabhängig davon erhöht, kann dies auf einenKeimzelltumorhinweisen – oder auf dasHepatoblastombei Kindern. Bei diesen Tumoren sind die Werte vor allem bei der Verlaufskontrolle und Therapieüberwachung wichtig.
PSA (prostataspezifisches Antigen):
PSA wird, wie der Name sagt, in der Prostata gebildet. Erhöhte Spiegel können auf einProstatakarzinomhinweisen. Die Aussagekraft zur Früherkennung des Tumors ist trotz zahlreicher Studien bisher noch nicht bestätigt.
Way of Work in der Personalisierten Krebstherapie
Ein Tumormarker steht für eine bestimmte Eigenschaft, Veränderung bzw. Mutation des Tumors. Die Identifizierung dieser charakteristischen Merkmale ermöglicht es, die passende, individuelle Behandlung für den Patienten auszuwählen. Diese zielgerichteten Therapien (engl.: targeted therapies) greifen, im Gegensatz zu vielen Standardtherapien, ganz gezielt an den Schwachstellen des Tumors an und hemmen beispielsweise das Wachstum der Tumorzellen. Das heißt: Die Behandlung ist nur bei Patienten, die das bestimmte Merkmal – den Biomarker – aufweisen, wirkungsvoll.
Zielgerichtete Therapien in der Onkologie
Seit Ende der 1990er Jahre stehen zielgerichtet wirkende Arzneimittel zur Verfügung. Ihre Wirkung richtet sich gegen ausgewählte Angriffspunkte auf oder in der Tumorzelle. Dadurch werden gezielt Signalwege unterbunden, mit denen die Tumorzelle ihr Wachstum steuert und sich vermehrt. Zu der Gruppe der zielgerichtet wirkenden Arzneimittel zählen z. B. monoklonale Antikörper.
Individuelle Merkmale erkennen und nutzen
Eine Behandlung, die nur bei wenigen Menschen effektiv ist – paradox bei der großen Anzahl an Krebspatienten? Ganz im Gegenteil, denn mit Hilfe der Biomarker ist sichergestellt, dass individuelle Merkmale im Erbgut des Patienten oder krankheitsspezifische Faktoren, welche die Wirkungsweise von Medikamenten beeinflussen, erkannt werden. Diese Veränderungen der Krebszellen können spezifisch angegriffen werden. Individuell potentiell wirkungslose Behandlungen können so vor Therapiebeginn identifiziert werden. Dieses Vorgehen unterstützt nicht nur den Ansatz der Personalisierten Medizin
schwere Krankheitsverläufe, weil nicht rechtzeitig wirksam eingegriffen wird
schwere Nebenwirkungen durch nicht-zielgerichtete Therapien (z.B. Chemotherapien) und dadurch bedingt zusätzlich benötige Maßnahmen, wie Krankenhauseinweisungen oder weitere Medikamente
Das heißt: Biomarker identifizieren die Schwachstellen von Tumorzellen. Sie geben der Forschung konkrete Hinweise zur Entwicklung gezielter Therapien. Andere Biomarker können vorhersagen, ob eine bestimmte Behandlungsmethode wirkt oder geben Auskunft über den Verlauf der Erkrankung. (3)
Biomarker werden also nach ihren Funktionen unterteilt – können aber auch mehrere Eigenschaften in sich vereinen. Sie können sowohl wegweisend für Therapieentscheidungen sein als auch prädiktiven und prognostischen Wert haben.
Diagnostische, prädiktive und prognostische Biomarker
Durch den Nachweis oder das Fehlen von bestimmten physiologischen oder krankhaft veränderten Eigenschaften könnendiagnostische BiomarkerPatienten entsprechenden Krankheitsbildern zuordnen. (4)
Prädiktive Biomarkerkönnen mit Hilfe von diagnostischen Tests gemessen werden. Der Arzt bekommt damit eine Entscheidungshilfe an die Hand, wie wahrscheinlich ein Patient auf ausgewählte Therapien ansprechen wird. (5)
Anhand vonprognostischen Biomarkernkönnen Aussagen über den voraussichtlich zu erwartenden Krankheitsverlauf getroffen werden.
Das muss ein Biomarker leisten
Mit Hilfe von diagnostischen TestsPersonalisierten Medizin
Um zu bestimmen, wie gut solch ein diagnostischer Test ist, gibt es zwei Kriterien:SensitivitätundSpezifität. Die Sensitivität gibt an, wie häufig Personen, die eine bestimmte Erkrankung haben, als krank identifiziert werden. Die Spezifität gibt die Wahrscheinlichkeit an, mit der ein Test tatsächlich Gesunde auch als gesund erkennt. Idealerweise sollte ein Test zu 100 Prozent sensitiv und spezifisch sein, also sowohl alle Gesunden als gesund und auch alle Kranken als krank erkennen – das ist in der Realität (noch) nicht möglich. Bisher gehen diagnostische Tests einen Kompromiss zwischen beiden Werten ein: Eine steigende Sensitivität geht auf Kosten der Spezifität.
Diagnostische Tests: Die Sicherheitskontrollen am Flughafen
Bei der Sicherheitskontrolle am Flughafen werden Passagiere auf bedrohliche Güter hin untersucht. Häufig lösen aber auch Gegenstände, die kein Risiko darstellen, einen Alarm aus, wie Haarklammern oder Gürtel (es liegt eine geringe Spezifität vor; falsch positiv). Damit erhöht sich aber auch die Wahrscheinlichkeit, möglichst alle Objekte zu finden, die tatsächlich eine Gefahr darstellen (hohe Sensitivität).
Biomarker im Einsatz: Companion Diagnostics
Im Bereich der Personalisierten Medizin
Roche als Treiber der Personalisierten Medizin
Dank der divisionsübergreifenden Zusammenarbeit und engen Kooperation zwischen Pharma, Diagnostik und Health-IT bietet Roche heute sieben Medikamente mit einem Companion Diagnostic an. Von der Forschung über die Entwicklung bis hin zur Vermarktung eines neuen Wirkstoffs oder diagnostischen Tests wird kontinuierlich Wissen ausgetauscht und zusammengearbeitet. Diese intensive Kooperation zwischen Forschung und Entwicklung ist einzigartig und unterscheidet Roche von anderen Unternehmen.
Biomarker bei der Medikamentenentwicklung
Biomarker weitergedacht
Heute kommt mit Hilfe der Personalisierten Medizin immer häufiger ein umfassendes, molekulargenetisches Tumorprofilingmedizinischen Bericht
Referenzen
Scagliotti G et al. Eur J Cancer 2012; 48: 961-97
Krebsgesellschaft: Personalisierte Krebsmedizin: Für jeden Patienten die richtige Medizin.
Online unter:U.S. Department of Health and Human Services, Food and Drug Administration:Guidance for Industry and FDA Staff Qualification Process for Drug Development Tools, 2014. Online unter:
Biomarkers and surrogate endpoints: preferred definitions and conceptual framework. Clin Pharmacol Ther. 2001; 69: 89-95.
Verband Forschender Arzneimittelhersteller (vfa) e.V.: In Deutschland zugelassene Arzneimittel für die Personalisierte Medizin (2019). Online unter:
Biomarker bringen Licht ins Dunkel. Sie decken wichtige, bisher verborgen gebliebene Hinweise auf Erkrankungen im Körper von Patienten auf – sie sind molekulare Whistleblower. Mit Hilfe der neuen, „geleakten“ Daten ist es möglich, eine Krankheit in unterschiedliche Subgruppen einzuteilen. So können Patienten eine auf ihre molekulargenetischen Eigenschaften zugeschnittene Behandlung erhalten.
Eine allgemeingültige Standardtherapie für alle Patienten gehört damit in der an Biomarkern orientierten („zielgerichteten“) Krebstherapie der Vergangenheit an. Individuelle Hinweise im Körper der Patienten entscheiden, wer von welcher Therapie am meisten profitieren kann. Das bedeutet: Biomarker sind von entscheidender Bedeutung, um eine Behandlung individuell anzupassen. Doch was genau sind Biomarker eigentlich? Und warum sind sie gerade in der Krebsmedizin so wertvoll?
Krebs und Therapie
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