Medizin, Technologie und das Ende von Krebs

Der folgende Beitrag ist eine Übersetzung des Artikels „Medicine, Technology and the End of Cancer“, den die BioNTech-Gründer Dr. Uğur Şahin und Dr. Özlem Türeci am 3. Dezember 2023 in The New York Times veröffentlichten.

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Künstliche Intelligenz könnte der Schlüssel sein, um individuelle Krebsimpfstoffe möglich zu machen.

Vor Jahrzehnten mussten wir als junge Ärzte auf der Krebsstation einer deutschen Universitätsklinik unseren Patienten oft eine herzzerreißende Nachricht überbringen: „Wir haben keine Behandlungsmöglichkeit mehr, die wir Ihnen anbieten können.“ Unsere wichtigsten Waffen gegen fortgeschrittenen Krebs waren damals Chemotherapie und Bestrahlung. Manchmal wirkten sie, doch häufig brachten sie nicht die Heilung, die sich viele erhofften.

Heute hat sich die Krebsbehandlung grundlegend verändert. Wir haben erlebt, wie neue Medikamente entstanden, die mit hoher Präzision das Tumorwachstum gezielt angreifen . Einige Krebsarten, die früher als unbehandelbar galten, lassen sich inzwischen selbst in fortgeschrittenen Stadien kontrollieren. Für die meisten Patienten mit metastasiertem Krebs bleibt das Versprechen einer hochwirksamen Therapie jedoch ein unerreichbarer Traum.

Warum bleibt Heilung bei Patienten mit fortgeschrittenem Krebs die Ausnahme, obwohl jährlich Milliarden Dollar in die Krebsforschung investiert werden?

Die Antwort liegt im Wesen von Krebs . Krebs entsteht im Laufe der Zeit durch zufällige genetische Veränderungen in gesunden Zellen, sogenannte Mutationen . Sie können durch Entscheidungen über den Lebensstil, familiäre Veranlagungen, bestehende chronische Erkrankungen oder die Exposition gegenüber gefährlichen Chemikalien ausgelöst werden. Häufen sie sich an, verwandeln sich die mutierten Zellen in krebsartige Gebilde.

Aus dieser Zufälligkeit ergeben sich zwei Konsequenzen:

• Erstens: Jede Krebserkrankung ist so einzigartig wie der Mensch, den sie betrifft. Selbst unter Menschen mit derselben Krebsart teilt deshalb nur ein Teil gemeinsame Mutationen.
• Zweitens ist jeder Tumor ein komplexes Geflecht aus Milliarden unterschiedlicher Zellen. Er lernt ständig, sich anzupassen, dem Immunsystem zu entkommen und unseren Behandlungsstrategien zu widerstehen.

Können wir jedoch eine andere individuelle und ständig lernende Kraft einsetzen, um diese schwer fassbaren Gegner zu besiegen: unser eigenes Immunsystem?

Die körpereigene Abwehr besteht aus Milliarden Zellen mit erstaunlichen Fähigkeiten. Unter ihnen stechen die T-Zellen als wachsame Wächter der Natur hervor, die unseren Körper ständig patrouillieren. Unser Immunsystem ist evolutionär jedoch darauf programmiert, äußere Gefahren wie Viren und Bakterien zu bekämpfen, nicht Mutationen von innen. Daher erregt nur ein kleiner Teil der Mutationen die Aufmerksamkeit unserer Immunabwehr.

Stellen Sie sich nun eine Zukunft vor, in der individuelle Krebsimpfstoffe auf Bestellung möglich sind. Sie würden speziell darauf ausgelegt, die einzigartigen Krebsmutationen jedes Patienten präzise zu vermitteln. Wie ein Fahndungsplakat würden sie Immunzellen anweisen, den Tumor von mehreren Seiten anzugreifen.

Was vor 30 Jahren am Bett unserer Patienten nur eine Vision war, steht heute im Mittelpunkt intensiver klinischer Studien von uns und anderen.

Die gebündelten Fortschritte aus verschiedenen Bereichen von Wissenschaft und Technik haben uns Rückenwind gegeben.

(Erläuterung der Funktionsweise des bei BioNTech entwickelten Krebsimpfstoffs)

Die genetische Zusammensetzung der Krebserkrankung jedes Patienten lässt sich aus einer kleinen Biopsie in hoher Auflösung und innerhalb weniger Stunden entschlüsseln, indem Sequenzierungstechnologien der nächsten Generation die DNA auslesen. Neue, weithin verfügbare Rechenleistung hilft uns, die enormen Datenmengen der Sequenzierung zu verarbeiten. Wir setzen fortgeschrittene Datenanalysen ein, und Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) helfen uns, die Mutationen zu identifizieren, die wir für besonders relevant halten. Diese bilden dann die Grundlage des Fahndungsplakats, das über die Boten-RNA (mRNA) im Impfstoff an die Zellen übermittelt wird. RNA ist unsere bevorzugte Impfstoffplattform und der älteste Bote der Natur. Sie lässt sich innerhalb weniger Wochen rasch entwerfen, individuell anpassen und herstellen. Für Krebspatienten ist Zeit schließlich entscheidend.

Individuelle Krebsimpfstoffkandidaten werden derzeit streng geprüft und sind nur im Rahmen kontrollierter klinischer Studien zugänglich. Diese Studien haben bei einer kleineren Zahl von Patienten gezeigt, dass sich T-Zellen aktivieren und vermehren lassen, die Tumorzellen anhand ausgewählter Mutationen erkennen. Dies ist eine wichtige Voraussetzung dafür, dass das Immunsystem den Krebs bekämpfen kann. Jüngste klinische Studien beim Melanom und beim Bauchspeicheldrüsenkrebs haben einen möglichen Nutzen individueller mRNA-Impfstoffe zur Verringerung des Rückfallrisikos nach einer Operation gezeigt. Forschende führen außerdem größere klinische Studien durch, in denen diese Impfstoffe bei bestimmten Krebsarten mit den bestehenden Behandlungsstandards verglichen werden. Die Daten dieser Studien werden in den kommenden Jahren Aufschluss über Sicherheit und Wirksamkeit der in Entwicklung befindlichen individuellen Krebsimpfstoffe geben.

Fortschritte in Technologie und Wissenschaft entstehen oft in parallelen, voneinander getrennten Bereichen. Treffen sie zusammen, können die Ergebnisse jedoch bahnbrechend sein. Die Verbindung von mRNA und künstlicher Intelligenz ist ein solches Beispiel. Sie schafft die Grundlage für transformative, patientenorientierte medizinische Lösungen und könnte eine neue Ära der Medizin einleiten.

Wir glauben, dass KI bei der Entwicklung individueller Krebsimpfstoffe und Medikamente eine immer wichtigere Rolle spielen wird. KI-Algorithmen können große genomische Datensätze rasch analysieren und Muster und Zusammenhänge erkennen, die herkömmlichen Verfahren entgehen könnten. Diese schnelle, präzise Analyse ist besonders hilfreich, um unter den zahlreichen genetischen Varianten im Tumor eines Patienten die relevanten Krebsmutationen zu finden. Mit wachsenden weltweiten Krebsdatenbanken dürften sich die Vorhersagen für die Auswahl von Mutationen und das Impfstoffdesign für jeden Patienten stetig verbessern.

Dank ihrer molekularen Eigenschaften ermöglicht die äußerst vielseitige mRNA eine schnelle, skalierbare Herstellung in miniaturisierten, parallelisierten und automatisierten Produktionsanlagen. Parallelisierte Produktion löst das herkömmliche Fließband auf und erlaubt, unterschiedliche Produkte gleichzeitig herzustellen. Für uns bilden diese Eigenschaften der mRNA-basierten Produktion die Grundlage dafür, dass wirklich individuelle Medikamente eines Tages breit verfügbar werden und mit KI entwickeltes wissenschaftliches Wissen rechtzeitig praktisch umgesetzt werden kann. Die Kombination dieser Technologien könnte schnelle Anpassungen individueller mRNA-Impfstoffe ermöglichen, wenn sich das Mutationsprofil des Tumors eines Patienten weiterentwickelt.

Wir glauben, dass die Verbindung von Technologien wie KI und mRNA in der medizinischen Forschung eine transformative Ära einleitet, vergleichbar mit dem Mooreschen Gesetz bei Mikrochips.

So wie das Mooresche Gesetz ein exponentielles Wachstum der Rechenleistung vorhersagte, erleben wir jetzt eine ähnliche Beschleunigung, die dringende, bislang ungedeckte medizinische Bedürfnisse angehen könnte. Es gibt jedoch einen Unterschied: Neue Erkenntnisse und die Überwindung technischer Hürden entwickeln sich schneller als unsere Fähigkeit, neue Therapien innerhalb der herkömmlichen regulatorischen und verfahrensbezogenen Systeme der Arzneimittelentwicklung, klinischen Anwendung und Versorgung zu entwickeln und zuzulassen.

Daher sind Wissenschaftler, Regierungen, das öffentliche Gesundheitswesen und die Gesellschaften aufgerufen, eine wachsende Lücke zu verhindern: die Lücke zwischen dem, was aufgrund des vorhandenen Wissens und technischen Fortschritts möglich wäre, und den Behandlungen, die Patienten tatsächlich erhalten.

Wie weit sind wir angesichts all dessen noch von einer medizinischen Zukunft mit individuellen Krebsimpfstoffen entfernt?

Es ist noch früh. Wie jede neue Behandlung müssen auch individuelle Krebsimpfstoffkandidaten die klinischen Entwicklungsphasen durchlaufen und eine überlegene Wirksamkeit gegenüber bestehenden Therapien nachweisen. Wir erwarten erste Zulassungen und den Einsatz solcher Therapien bis 2030 bei ausgewählten Krebsarten. Im darauffolgenden Jahrzehnt könnte ein technologiegetriebener Wandel individuelle Therapien breit verfügbar und bezahlbar machen.

Krebs ist eine zutiefst persönliche Erkrankung. Es ist an der Zeit, dass auch seine Behandlung persönlich wird.