Die digitale Zukunft hat begonnen: Mit „DataThereHouse“ wird in Heidelberg ein „Navigationssystem“ für Ärzte entwickelt

Susanne Rytina

Interessenkonflikte

22. November 2017

Berlin – Die Digitalisierung der Medizin wird die Gesundheitssysteme verändern und „Big Data“ die Behandlung der Patienten verbessern: Davon gehen zumindest viele Ärzte und IT-Unternehmen wie SAP oder Microsoft aus, die in diesem Jahr auf dem World Health Summit (WHS) 2017 vertreten waren [1]. Noch handelt es sich allerdings bei der Digitalisierung der Medizin in Deutschland um Zukunftsmusik. Doch im Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) in Heidelberg arbeitet man mit dem „DataThereHouse“ gemeinsam mit SAP daran.

Prof. Dr. Christof von Kalle

„Wir sind noch mitten in der Entwicklung, es wird jedoch einmal eine enorme Arbeitserleichterung sein, wenn wir durch diese Plattform über eine Art Google-Suche wichtige Informationen zum einzelnen Patienten abrufen können“, sagte der geschäftsführende Direktor des NCT und Leiter der Abteilung Translationale Onkologie, Prof. Dr. Christof von Kalle, gegenüber Medscape.

Die Idee sei, eine Art Navigationssystem zu entwickeln, durch das der Arzt schneller und sicherer zu einer Therapieentscheidung gelangen könne. Damit will man auch ein altbekanntes Problem angehen: Gerade an den Sektorengrenzen gestaltet sich die Weitergabe von Informationen mitunter schwierig, und fehlende Informationen sind oftmals ein Hemmnis für eine bessere Behandlung des Patienten, wie von Kalle sagt.

Digitaler Zugriff auf Patientendaten

Die technische Basis des „DataThereHouse“ ist die SAP Hana-Datenbank-Technologie, eine Art „Rückgratstruktur“, auf der sämtliche Informationen abgelegt und große Datenmengen – etwa auch Gensequenzierungen – schnell ausgewertet werden können.

Zudem plane man, das System so zu entwickeln, dass es unstrukturierte Arztbriefe im Freitext analysieren kann, erläutert von Kalle. Über die Methode des maschinellen Lernens soll die Plattform mit medizinischem Wortschatz gefüttert und erweitert werden.

Auf dem „DataThereHouse“ können unterschiedliche Software-Applikationen von verschiedenen Herstellern integriert werden. „Wir brauchen ein offenes System, das möglichst viele Freiheitsgrade erlaubt“, betont er.

Das Ziel: Durch die Eingabe von Stichwörtern soll der Onkologe per Mausklick auf Daten zugreifen können, die heute noch verstreut an den unterschiedlichsten Stellen vorliegen: Arztbriefe, pathologische Befunde, radiologische Untersuchungen, Computertomografien, Sonografien, Biopsien, Blutproben, aber auch Daten aus der Gensequenzierung. Zudem soll die aktuelle Forschungsliteratur zu Arzneimittelstudien dort abgelegt werden.

 
Aus der Zusammenschau der Informationen ist es möglich, schneller und einfacher Informationen zu kombinieren, die der Arzt zur Therapieentscheidung benötigt. Prof. Dr. Christof von Kalle
 

Auch eine Suche in Arztbriefen im zeitlichen Verlauf sei geplant, so könnten zum Beispiel die letzten 10 Patienten mit einem ähnlichen Krankheitsbild bzw. molekulargenetischem Profil identifiziert und miteinander verglichen werden, wie sie auf bestimmte Therapien angesprochen haben.

Schneller und einfacher zur Therapieentscheidung

„Aus der Zusammenschau der Informationen ist es möglich, schneller und einfacher Informationen zu kombinieren, die der Arzt zur Therapieentscheidung benötigt“, so von Kalle. „Durch die Google-artige Suche bekommen Sie vielleicht kein 100 Prozent perfektes Ergebnis, sie ist aber möglicherweise viel besser als das Ergebnis, zu dem Sie aufgrund Ihrer Alltagserfahrung kommen“, erläuterte er. Dies sei eine ganz andere Art, mit Informationen umzugehen, als es Ärzte in der klassischen Epidemiologie gewohnt sind.

Das „DataThereHouse“ am NCT in Heidelberg wird allerdings noch nicht für die Routineversorgung benutzt. Integriert sind bislang Behandlungsdaten aller Krebspatienten des Universitätsklinikums Heidelberg, das klinische Krebsregister des NCT mit rund 180.000 Datensätzen, Ulice – eine Datenbank, in der radiologische Therapien dokumentiert werden – und die NCT Biobank, in der vermerkt wird, ob biologische Proben verfügbar sind. Geplant sei auch, die Genomdatenbank des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) einzubinden.

Aktuell eingesetzt wird das „DataThereHouse“ zum Beispiel für das MASTER-Programm (Molecularly Aided Stratification for Tumor Eradication Research). Bislang wurden etwa 800 Patienten unter 51 Jahren mit einem Tumor im fortgeschrittenen Stadium und/oder einer sehr seltenen Krebserkrankung in diese Registerstudie aufgenommen, schildert Prof. Dr. Stefan Fröhling, Leiter der Sektion Molekulare und Zelluläre Onkologie am NCT.

Das Ziel: die bestmögliche Therapie- und Studienempfehlung für den einzelnen Patienten. „Die Idee ist, dass wir für diejenigen Patienten, die schwer zu behandeln sind oder bei denen die Standardtherapie nicht greift, zusätzliche Behandlungsangebote basierend auf den genetischen Analysen machen können“, so Fröhling.

Am MASTER-Programm nehmen viele verschiedene Partner teil, darunter 8 Krebszentren, die sich zum Deutschen Konsortium für translationale Krebsforschung (DKTK) zusammengeschlossen haben. Mit der Interpretation der Ergebnisse beschäftigt sich ein spezialisiertes Tumorboard, in dem unterschiedliche Disziplinen – etwa klinisch tätige Ärzte, Pathologen, Molekularbiologen, Bioinformatiker und Pharmazeuten – vertreten sind.

Große Datenmengen durch Gensequenzierung

Es geht vor allem auch darum, mit dem „DataThereHouse“ unter klinischen Gesichtspunkten die riesigen Datensätze zu verarbeiten, die sich durch Gensequenzierung ergeben, so Fröhling. „Für die Sequenzierung eines Genoms des Patienten werden 20.000 bis 25.000 Gene analysiert. Das ist ein enormer Datendurchsatz“, sagte er.

 
Die Idee ist, dass wir für diejenigen Patienten, die schwer zu behandeln sind …, zusätzliche Behandlungsangebote basierend auf den genetischen Analysen machen können. Prof. Dr. Stefan Fröhling
 

Die Forscher versuchen im molekularen Profil des Patienten genetische Veränderungen zu finden, die einen möglichen Angriffspunkt für eine zielgerichtete Behandlung darstellen könnten – unabhängig davon, wo der Krebs lokalisiert ist. Dann wird durch Literaturrecherche nach einem Medikament gesucht, das für die Behandlung des einzelnen Patienten mit seiner bestimmten molekularen „Konfiguration“ in Frage kommt.

Inzwischen konnten die Ärzte in 70 bis 75% der 800 bearbeiteten Fälle eine Therapieempfehlung aussprechen. „Es gibt eindeutige Fälle, aber auch Fälle mit schwächerer Evidenz, die allein auf präklinischen Forschungsergebnissen beruhen“, schränkt Fröhling ein. In etwa 5% der Fälle sei aufgrund der genetischen Befunde die ursprünglich vermutete klinische Diagnose revidiert worden. Bei einem Viertel der Fälle habe man die medikamentöse Therapie verändert.

Fröhling: „Wir müssen noch in der Gesamtheit des Studienkollektivs zeigen, dass der Ansatz einen Nutzen hat“, betont Fröhling. Damit wolle man auch zeigen, dass der Ansatz und Aufwand einer solchen genetischen Diagnostik gerechtfertigt sei. Zwischenergebnisse und Erfahrungen mit dem MASTER-Programm wurden im International Journal of Cancer im Juni 2017 publiziert.

Einerseits geht es darum, mit Hilfe großer Datensätze eine bessere Therapie für den einzelnen Patienten vorzuschlagen, andererseits aber auch um die Frage, wie man in Zukunft die Therapien verbessern kann. Auf der Grundlage der MASTER-Studie planen die Ärzte und Wissenschaftler des DKTK verschiedene „Basket“-Studien in Patientengruppen, die die gleiche genetische Mutation aufweisen, aber nicht die gleiche Krebsart haben müssen. In jedem „Basket“ werden dann bestimmte Wirkstoffe und Kombinationen als erfolgsversprechend eingestuft.

Trend Big Data in der Medizin – quo vadis?

„Es bestehen im Moment der Hype und die Hoffnung, aus den großen Datenmengen etwas zu lernen, was man direkt für die Therapie nutzen kann, ohne dass man im Detail verstanden haben muss, wieso das funktioniert. Wir und andere arbeiten daran, aber es nicht klar, wie weit man am Ende damit kommen wird“, meinte Prof. Dr. Niko Beerenwinkel, der auf den Bereich „Computational Biology“ an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETHZ ) spezialisiert ist. Der Königsweg in der Wissenschaft sei noch immer die Grundlagenforschung, doch es dauere sehr lange, bis man einen molekularen Signalweg in der Zelle mechanistisch verstanden habe.

An vielen Orten werden derzeit neue technische Systeme entwickelt, die Big Data verarbeiten können. „DNA-Sequenzierungen und RNA-Sequenzierungen sind heute viel leichter zu machen. Dazu braucht man auf der Datenanalyse-Seite methodische Entwicklungen und eine Infrastruktur, die einem erlauben, dies verlässlich, reproduzierbar und in der richtigen Zeitspanne zu tun. Heidelberg ist hier sicherlich ganz vorne mit dabei“, sagte Beerenwinkel.

 
Wir müssen noch in der Gesamtheit des Studienkollektivs zeigen, dass der Ansatz einen Nutzen hat. Prof. Dr. Stefan Fröhling
 

Vor allem sei es wichtig, Systeme zu entwickeln, die für die Ärzte keine Bürde, sondern eine zusätzliche Hilfe seien, betont er. Solche Systeme könnten künftig Ärzte bei der Interpretation genomischer Daten unterstützen. So werde etwa für das Tumorboard des Universitätsspitals Zürich ein kurzer und prägnanter Bericht automatisch generiert, der das Wichtigste aus dem Befund zu den genomischen Daten zusammenfasst; es sei allerdings auch möglich, auf vertiefende Informationen zurückzugreifen, so der Bioinformatiker aus der Schweiz.

Neues Berufsbild für Ärzte in der Zukunft?

Das gesamte Potential von Big Data in der Forschung könne aber nur genutzt werden, wenn eine sehr große Menge qualitativ hochwertiger Daten von vielen Patienten zusammenkommt, da sonst die besten Methoden keine verlässlichen Vorhersagen machen könnten, meint Beerenwinkel. Selbst größere Tumorzentren wie Heidelberg, Berlin, München und Zürich hätten Schwierigkeiten, genügend Datenmengen zu bekommen. „Man wird in Zukunft mehr dazu übergehen, auf internationaler Ebene Daten zu sammeln, wie zum Beispiel beim Projekt International Cancer Genome Consortium for Medicine (ICGmed ).“

Der Bioinformatiker glaubt, dass der Trend zu Big Data in der Medizin auch das Berufsbild von Ärzten verändern könne. So hat die ETHZ, eigentlich eine technisch-naturwissenschaftliche Hochschule, erstmals diesen Herbst begonnen, einen Bachelor-Studiengang Humanmedizin anzubieten, in dem auch molekulare Biowissenschaften und der medizintechnische Bereich vermittelt werden.

 
Vielleicht wird es sogar eines Tages einen Facharzt für bioinformatische Methoden geben. Prof. Dr. Niko Beerenwinkel
 

„Wir denken, dass der Arzt von morgen auch neue Fähigkeiten braucht, um die Bioinformatik zu verstehen und ihre Tools zu benutzen. Vielleicht wird es sogar eines Tages einen Facharzt für bioinformatische Methoden geben“, sagt Beerenwinkel.



REFERENZEN:

1. World Health Summit, 15. bis 17. Oktober 2017, Berlin

Kommentar

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