THEMEN DER ZEIT

Medizinische Forschung: Club der medizinischen Avantgarde

Dtsch Arztebl 2015; 112(38): A-1511 / B-1268 / C-1240

Krüger-Brand, Heike E.

IT-Konzerne drängen in den digitalen Gesundheitsmarkt und investieren viel Geld in technische Innovationen und Methoden der Datenanalyse.

Foto: Fotolia/pixtumz88

Datenbrillen, Smartphone-Apps und Wearables im Dienste der Gesundheit – die Gesundheitsbranche steht zunehmend im Fokus der großen IT-Konzerne. IBM, Google, Samsung, Apple & Co. treten mit immer neuen Ankündigungen zu geplanten Innovationen für den digitalen Gesundheitsmarkt an die Öffentlichkeit und investieren hohe Summen in teilweise visionäre Forschungsprojekte. Nach der Studie „Global Innovation 1000“ von Booz & Company führen Apple und Google derzeit weltweit die Liste der Unternehmen mit der höchsten Innovationskraft an, ebenso befinden sich Samsung, Microsoft und IBM unter den Top Ten. Auch in der Liste der zwanzig global agierenden Unternehmen, die 2014 am meisten in Forschung und Entwicklung investiert haben, sind die IT-Konzerne gut vertreten und laufen Pharmariesen wie Merck und Pfizer den Rang ab.

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Der Suchmaschinenkonzern Google beispielsweise, der nach dieser Studie im vergangenen Jahr acht Milliarden US-Dollar in Forschung und Entwicklung investiert hat, hat sich erst jüngst umstrukturiert und versammelt unter dem Dach der neuen Holding „Alphabet“ (abc.xyz) eine Reihe von Unternehmen, die spezielle Projekte künftig separat weiterführen sollen, darunter auch Projekte aus dem Gesundheitsbereich, die im Zukunftslabor Google X entwickelt werden.

So arbeiten Google-Forscher gemeinsam mit Novartis im Bereich Life Science an einer smarten Kontaktlinse für Diabetiker, die kontinuierlich den Blutzucker in der Tränenflüssigkeit misst. Studien am Menschen sollen bereits im nächsten Jahr beginnen. Auch mit dem französischen Pharmaunternehmen Sanofi hat Google erst kürzlich eine Kooperation geschlossen, um die Behandlung von Diabetes-Patienten mit Typ 1 und 2 zu verbessern. Das Ziel sind Produkte, die es ermöglichen sollen, Glukosewerte im Blut in Echtzeit zu speichern und zu analysieren, so dass sich neue Möglichkeiten für die kontinuierliche Therapiesteuerung durch den Arzt und für das Selbstmanagement des Patienten ergeben.

Hochfliegende Pläne und vielfältige Kooperationen

Für Aufsehen sorgte auch ein im März 2015 zum Patent angemeldetes Hightecharmband („Nanoparticle Phoresis“), das unter anderem zur frühen Diagnostik und Bekämpfung von Krebserkrankungen eingesetzt werden soll. Es soll unter Einsatz von Nanotechnik mit Krankheiten assoziierte Enzyme, Proteine und andere Substanzen im Körper aufspüren und diese etwa mittels Infrarotsignalen, Radiofrequenzen oder Magnetfeldern unschädlich machen.

Ambitioniert ist ebenfalls das 2013 gegründete und von Google finanzierte Biotechnologieunternehmen Calico (www.calicolabs.com), das sich unter Führung von Arthur D. Levinson, Ex-Chef des Biotechnologiekonzerns Genentech, mit dem Thema der menschlichen Alterung befasst. Bei Calico arbeiten Forscher aus Medizin, Arzneimittelentwicklung, Molekuarbiologie und Genetik gemeinsam an dem Ziel, die menschliche Lebensspanne zu verlängern. Seit September 2014 besteht unter anderem eine Kooperation mit dem US-amerikanischen Biopharmakonzern AbbVie, um die Forschung stärker auf den Alterungsprozess und altersbedingte Krankheiten fokussieren zu können. Jedes der beiden Unternehmen plant, zunächst 250 Millionen US-Dollar in die gemeinsame Forschung zu investieren, mit der Option, diese Summe um weitere 500 Millionen US-Dollar zu erhöhen.

Apple hat im April 2015 das „ResearchKit“ (www.apple.com/de/researchkit) vorgestellt, ein Open-Source-Framework (= quelloffene Software), das die Entwicklung von Medizin-Apps für die Forschung erleichtern soll. Zusammen mit der Softwareplattform HealthKit, über die Anwender ihre Gesundheits- und Fitnessdaten zentral erfassen und mit Apps darauf zugreifen können, entsteht eine Infrastruktur, die es ermöglicht, künftig massenhaft die Gesundheitsdaten von Apple-Usern für die Forschung verfügbar zu machen. Fertiggestellt sind bereits Module für die Einwilligung von Studienteilnehmern und für Umfragen sowie Instrumente zur Datenerhebung („active tasks“). Letztere umfassen beispielsweise spezielle Aufgaben für die Studienteilnehmer zum Messen etwa der motorischen Aktivitäten, der Fitness und der Stimme über die Sensoren des iPhones, um Daten für eine Studie zu generieren.

Die ersten von Apple vorgestellten Apps auf Basis des ResearchKit zielen dabei auf Krankheiten wie Parkinson, Diabetes, Asthma und Brustkrebs. Der Konzern meldete, dass schon in den ersten Wochen ihrer Verfügbarkeit mehr als 60 000 Anmeldungen durch iPhone-Nutzer zu verzeichnen waren. „Studien, die in der Vergangenheit wenige hundert Teilnehmer anzogen, erreichen nun Teilnehmerzahlen in den Zehntausenden“, sagte Jeff Williams, Senior Vice President of Operations von Apple. „Medizinische Forscher auf der ganzen Welt sondieren aktiv, wie ResearchKit ihnen dabei helfen kann, noch weitere Erkrankungen zu untersuchen.“ Für die medizinische Forschung könnte dies ein Weg sein, um Daten einfacher, schneller, kostengünstiger und von einer größeren Anzahl von Studienteilnehmern zu erheben.

Die erste deutsche App auf Basis dieses Open-Source-Baukastens hat kürzlich die Klinik für Orthopädie und Unfallchirurgie am Universitätsklinikum Freiburg vorgestellt: Die App „Back on Track: Kreuzbandriss-Studie“ nutzt das Tool, um die Teilnahme an einer medizinischen Studie zum vorderen Kreuzbandriss per iPhone zu ermöglichen. Über die App erhalten die Patienten in regelmäßigen Abständen Fragebögen, um Informationen zum Heilungsverlauf und zu ihrer Therapie zu erfassen.

Interessant für die IT-Industrie ist jedoch nicht nur die massenhafte Generierung und die Speicherung von Gesundheitsdaten, sondern vor allem die Entwicklung geeigneter IT-Werkzeuge zur Datenauswertung. Ein Mensch erzeuge heute in seinem Leben durchschnittlich mehr als eine Million Gigabyte an gesundheitsrelevanten Daten, schreibt der Computerkonzern IBM auf seiner Website. Dazu tragen verschiedene Faktoren bei: Es gibt immer mehr verfügbare mobile Devices und Wearables, mit denen Individuen ihre Gesundheitsdaten erfassen können. Hinzu kommen die Fortschritte der Bildverarbeitung und der Gensequenzierung.

Spezielle Werkzeuge zur Datenanalyse

Schon seit längerem hat IBM daher den Gesundheitsbereich als ein zentrales Anwendungsfeld für das kognitive Computerprogramm Watson auserkoren. Im April 2015 hat sich der Konzern mit der Ausgründung von Watson Health mit Sitz in Boston zudem strategisch neu aufgestellt, zwei Firmen im Bereich Datenanalyse/Mustererkennung übernommen und neue Partnerschaften unter anderem mit Apple, Medtronic und Johnson & Johnson geschlossen. Medtronic etwa will die IBM-Plattform nutzen, um personalisierte Therapieangebote für Diabetiker zu entwickeln. Basis dafür sind die Daten aus Insulinpumpen und Glukosemessgeräten des Herstellers, die in der Cloud gespeichert und analysiert werden. Johnson & Johnson arbeitet unter anderem an intelligenten Trainingssystemen für die prä- und postoperative Patientenversorgung.

Anfang August hat IBM zudem für 700 Millionen US-Dollar Merge Healthcare übernommen, eine Firma, die über eine Datenbank mit 30 Milliarden medizinischen Bildern, darunter Röntgen-, CT- und MRT-Aufnahmen, verfügt. Ziel ist es, diese Daten in der Watson Health Cloud zu archivieren und mit den Data-Mining- und Analyse-Werkzeugen dieser Technologie für Forschungszwecke verfügbar zu machen. So werden etwa mittels der Maschinenlerntechnik „Deep Learning“ große Datenmengen durchforstet, um Muster zu entdecken. In der Medizin, so die Hoffnung, lassen sich langfristig auf diese Weise Tumoren und krankhafte Veränderungen des Herzens identifizieren, um Ärzte bei der Diagnose und Behandlung von Patienten zu unterstützen.

Mit SAP gibt es auch ein deutsches Softwareunternehmen von Weltrang, das sich im medizinischen Bereich engagiert. So kooperiert das Nationale Centrum für Tumorerkrankungen (NCT) in Heidelberg mit SAP, um Patienten maßgeschneiderte Tumortherapien anzubieten. Grundlage ist das Produkt Medical Research Insights, eine auf der „SAP HANA“-Datenmanagementplattform basierende Web-Anwendung, mit der sich Patientenprofile aus verschiedenen Quellen abgleichen lassen. „Durch die Möglichkeit, große Datenvolumina mit dem ,SAP Hana‘-System für den klinischen Prozess zu erschließen, können wir Entscheidungsfindung und Therapieentwicklung in Zukunft noch mehr auf den individuellen Patienten zuschneiden“, erklärt etwa Prof. Dr. med. Christof von Kalle, NCT, in einem Video auf der SAP-Website (www.sap-tv.com).

Echtzeitanalysen am Krankenbett

Auch bei der patientenspezifischen Genomanalyse entstehen Datenmengen im mehrstelligen Terabytebereich. Hier setzt der gemeinsam vom Hasso-Plattner-Institut und dem SAP Innovation Center Potsdam entwickelte Prototyp HANA Oncolyzer an, der vom Institut für Pathologie an der Berliner Charité erprobt wurde. Kern der Software ist die In-Memory-Technologie, die die sekundenschnelle parallele Verarbeitung von Millionen von Datensätzen im Hauptspeicher ermöglicht und Echtzeitanalysen nach frei wählbaren Kriterien wie Krebsart, Krankheitsverlauf, Therapie, Alter und Geschlecht unterstützt. Über die für iPad optimierte Anwendung kann der Arzt während der Visite die vollständige Behandlungshistorie eines Patienten aufrufen und nach individuellen Besonderheiten durchsuchen.

Heike E. Krüger-Brand

3 Fragen an . . .

Dr. med. Peter Langkafel, Buchautor, Gründer Healthcubator

Warum investieren IT-Konzerne wie Google in die medizinische Forschung?

Langkafel: Zum einen sehen IT-Konzerne großes Wachstumspotenzial für ihre Lösungen in diesem Marktsegment, der ja durchaus Nachholbedarf hat: Durch die Digitalisierung entstehen neue Szenarien, mehr digitale Daten brauchen mehr neue Software und neue Hardware. Aber es gibt noch einen weiteren Grund: Medizin eignet sich hervorragend für Marketing und „schöne digitale Geschichten“, die die Akzeptanz und das Image erhöhen. „Computer heilt Krebs“ – ist eine Form des „humanize IT“ – positiver Imagetransfer eingeschlossen.

Müssen wir uns hierzulande vor diesem Trend fürchten?

Langkafel: Ja, wir müssen uns davor fürchten, diesen Trend zu verschlafen. Zurzeit werden international Lösungen entwickelt, die die Gesundheitssysteme der Welt in den nächsten 20 Jahren prägen werden. Eine Riesenchance, die leider noch zu wenig erkannt wird. Die Rahmenbedingungen ermöglichen ein schnelles und gesichertes Entwickeln, Testen und Implementieren aus verschiedenen Gründen kaum.

Datenschutz oder Datenschatz: Lässt sich bei Big Data im Gesundheitsbereich dazwischen vermitteln?

Langkafel: Wir sprechen immer vom gläsernen Patienten, jedoch: Glas ist ein wunderbares Material, das Wind und Wetter bei freier Sicht abhalten kann – getrübt und gefärbt werden kann. Viele andere Länder sind digital weiter im Gesundheitsbereich und haben gute Lösungen zum „gläsernen Patienten, Arzt, Krankenhaus und Krankenkasse“ gefunden. Datenschutz und Datenschatz – das ist kein Widerspruch, sondern gehört zusammen!

Wir müssen die Daten davor schützen, NICHT benutzt zu werden. Nur ein Beispiel: Laut einer Studie sterben rund 28 000 Menschen pro Jahr an unerwünschten Arzneimittelwirkungen. Die Daten liegen zum großen Teil digital vor – werden aber leider nicht genutzt.

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