Gezieltere Therapien mithilfe der Biomedizininformatik

Jeder Patient und jede Patientin ist anders. Je pr?ziser die Diagnose und je gezielter die Therapie, umso besser kann auf die individuellen Patientenbed¨¹rfnisse eingegangen werden. Dieses Ziel verfolgt das neue translationale Forschungszentrum ?The LOOP Zurich ¨C Medical Research Center?. Das Zentrum will das grundlegende Verst?ndnis von Krankheiten verbessern, um individuelle Therapien zu entwickeln. Dazu vereint es die biomedizinische Grundlagenforschung und Bioinformatik der Universit?t Z¨¹rich (UZH) und ETH Z¨¹rich mit der klinischen Forschung der vier universit?ren Spit?ler ¨C dem Universit?tsspital Z¨¹rich (USZ), dem Universit?ts-Kinderspital Z¨¹rich (KiSpi), der Universit?tsklinik Balgrist und der Psychiatrischen Universit?tsklinik Z¨¹rich (PUK).

Dank dem Zugang zu Patientinnen und Patienten durch die vier universit?ren Spit?ler und der Verkn¨¹pfung der Forschungsinfrastruktur der beiden Hochschulen hat ?The LOOP Zurich? eine schweizweit einzigartige Ausgangslage: ?Wir bringen die besten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus der biomedizinischen, beziehungsweise klinischen Forschung und Bioinformatik zusammen, um gemeinsam innovative Forschung zu betreiben?, sagt Beatrice Beck-Schimmer, Direktorin Universit?re Medizin Z¨¹rich an der UZH. Detlef G¨¹nther, Vizepr?sident f¨¹r Forschung an der ETH Z¨¹rich und Vorsitzender des Steuerungsausschusses der Hochschulmedizin Z¨¹rich, erg?nzt: ?Wir haben Grundlagenforschung, innovative Diagnostik und grosses Wissen im Umgang mit medizinischen Daten, die uns gemeinsam erlauben sollten, herausragende wissenschaftliche Fragestellungen zu formulieren und zu beantworten. Wenn wir das interdisziplin?re Potenzial innerhalb des LOOP Zurich richtig nutzen, dann wird es uns auch gelingen, die Innovation m?glichst rasch in die Kliniken und zu den Patientinnen und Patienten zu bringen.? Die Kooperation soll den Standort Z¨¹rich als Zentrum der Pr?zisionsmedizin st?rken.

Biomedizinischer Datenpool

Eine Schl¨¹sselkompetenz des neuen Forschungszentrums ist die Biomedizininformatik. Um f¨¹r Patientinnen und Patienten personalisierte Therapien entwickeln zu k?nnen, will das Forschungszentrum mithilfe verbesserter Datenanalysen und -modellierungen neue Erkenntnisse f¨¹r die Diagnostik, Therapie und Pr?vention gewinnen.

Die einzelnen Partnerinstitutionen verf¨¹gen je ¨¹ber grosse Datensammlungen, doch es besteht noch keine gemeinsame Infrastruktur, um diese humanmedizinischen Daten in geeigneter Form auszutauschen und zu nutzen. Dazu baut das Zentrum f¨¹r den Standort Z¨¹rich eine neue Biomedizininformatik-Plattform auf, die sich an den Vorgaben des ?Swiss Personalized Health Network?, der nationalen Initiative zur Nutzung von Gesundheitsdaten, orientiert. Die neue Plattform wird bisher ungenutzte Daten erschliessen, die in klinische Entscheidungsunterst¨¹tzungssysteme integriert werden k?nnen.

Erste Schwerpunkte bestimmt

Vor Kurzem hat das Zentrum zwei erste Antr?ge von Forschungskonsortien positiv evaluiert. Diese werden f¨¹r die n?chsten f¨¹nf Jahre mit je bis zu f¨¹nf Millionen Franken gef?rdert. Die Forschenden entwickeln gemeinsam neuartige, personalisierte Therapien ¨C einerseits in der Onkologie, andererseits in der Neuro-Rehabilitation. ?Diese Projekte wurden ausgew?hlt, weil sie als wissenschaftlich hervorragend beurteilt worden sind und wir in Z¨¹rich in diesen Bereichen ¨¹ber eine ausgewiesene Expertise verf¨¹gen. Dadurch k?nnen wir international eine wichtige Rolle einnehmen?, sagt LOOP-Gr¨¹ndungsdirektor Markus Rudin.

Personalisierte Rehabilitation

Das Forschungskonsortium ?StimuLOOP? unter der Leitung der Professoren Andreas Luft (UZH) und Roger Gassert (ETH) untersucht die Gangst?rungen von Schlaganfall- sowie Parkinsonpatientinnen und -patienten. ?Unser Ziel ist es, den eingeschr?nkten Gang dieser Patienten mithilfe von auf sie zugeschnittenen Rehabilitationstherapien nachhaltig zu verbessern?, erkl?rt Neurologe Andreas Luft.

Geplant sind zwei klinische Studien mit rund 50 Schlaganfall- bzw. Parkinsonpatienten, die neuartige Trainings- und Konsolidierungsmethoden testen. Bei den Schlaganfall-Probanden wird die defizit?re Bewegung, zum Beispiel eine unvollst?ndige Kniebeugung, mithilfe von Virtual Reality korrigiert: Die Patientinnen und Patienten laufen in einer virtuellen Umgebung auf einem Laufband und erhalten dabei gezieltes Feedback, sodass sich ihre Bewegungen wieder normalisieren. In einem zweiten Schritt geht es darum, das neu erlernte Gangmuster zu festigen. Dazu wird auch der Schlaf der Probanden gezielt ¨¹berwacht und individuell stimuliert ¨C denn wie Z¨¹rcher Studien gezeigt haben, verbessert der Tiefschlaf das Abspeichern von neu erlernten Bewegungen. Die Forschenden nutzen hierf¨¹r die portable Technologie von ?Sleep Loop?, einem Flagship-Projekt der Hochschulmedizin Z¨¹rich.

Die Trainingsmethode f¨¹r die Parkinsonpatientinnen und -patienten setzt auf die Tiefenstimulation des Gehirns mittels implantierter Elektroden. Die Patientinnen und Patienten beobachten im Labor ihre von den Elektroden abgeleiteten Nervensignale direkt am Computer und lernen, diese durch Neurofeedback zu beeinflussen. Dadurch, dass sie ihre Hirnaktivit?t im Wachzustand gezielt regulieren, k?nnen sie unmittelbar ihr Gehen verbessern. Im Anschluss festigen auch die Parkinsonpatientinnen und -patienten ihre neu gelernten Bewegungsmuster mithilfe einer gezielten Schlafstimulation.  

Indem f¨¹r beide Patientengruppen die gleiche Art von Daten erhoben wird, lassen sich erstmals die Gangmuster sowie Lernvorg?nge von Parkinson- und Schlaganfallpatienten vergleichen. Im Forschungsprojekt arbeiten Forschende sowie Therapeutinnen und Therapeuten der UZH, ETH, USZ und KiSpi zusammen. 

Blutkrebspatienten zielgerichteter behandeln

F¨¹r Kinder oder Erwachsene mit Lymphomen, b?sartig ver?nderte Lymphozyten im Lymphknoten oder Knochenmark, oder akuter lymphoblastischer Leuk?mie (ALL) gibt es ein breites Behandlungsspektrum. Bei vielen Betroffenen meldet sich die Krebserkrankung nach einiger Zeit zur¨¹ck, weil sie nicht zureichend auf die Behandlungen ansprechen. Denn noch weiss man nicht genau, welches Medikament f¨¹r welche Blutkrebspatienten das richtige ist. Diesem Umstand will das von Thorsten Zenz, UZH-Professor f¨¹r H?matologie, geleitete Forschungsprojekt ?INTeRCePT? Rechnung tragen. 

Neu ist, dass die Forschenden die molekularbiologischen Reaktionen in einer extrem grossen Aufl?sung bis auf einzelne Zellen untersuchen werden. ?Das hilft uns, die Heterogenit?t von Krebs- und normalen Immunzellen sowie deren Interaktionen zu verstehen?, erkl?rt Thorsten Zenz. Das Ziel ist es, alle f¨¹r die Behandlung von Leuk?mien und Lymphomen zugelassenen Medikamente zu testen. Mithilfe computergest¨¹tzter Analysen erstellen die Wissenschaftler eine detaillierte Karte, welche Zellen wie auf die Wirkstoffe reagieren, um so die Wirkung der Medikamente besser prognostizieren zu k?nnen.

Dies ist eine leicht gek¨¹rzte Fassung eines Artikels von Nathalie Huber, der in den UZH News erschien.