ArchivDeutsches Ärzteblatt41/2014Forschungsinfrastrukturen: Herausforderungen durch Big Data

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Forschungsinfrastrukturen: Herausforderungen durch Big Data

Dtsch Arztebl 2014; 111(41): A-1735 / B-1497 / C-1429

Krüger-Brand, Heike E.

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Forschungsinfrastrukturen in der Medizin müssen dringend erneuert und stärker gefördert werden. Zudem muss die Auswertung der Daten stärker in den Blick kommen, fordern unter anderem Vertreter der Medizinischen Informatik.

Abbildung: Fotolia/alphaspirit
Abbildung: Fotolia/alphaspirit

Bei der allerersten wissenschaftlichen Tagung zur Datenverarbeitung in der klinischen Forschung im Jahr 1956 in Göttingen ging es noch um die lochkartenbasierte maschinelle Auswertung von Geburtsverläufen. Jahrzehnte später, bei der inzwischen 59. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie e.V. (GMDS) am selben Ort, ist eine Medizin ohne Informationstechnologie längst nicht mehr möglich. Unter der Überschrift „Big Data und Forschungsinfrastruktur – Perspektiven für die Medizin“ befasste sich die Fachgesellschaft mit der Frage, welche Chancen und Risiken mit einer zunehmend digitalisierten Medizin verbunden sind.

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Die Perspektiven sehen nach Meinung vieler Experten derzeit alles andere als rosig aus. „Deutschland hat nicht nur marode Brücken und Autobahnen, sondern auch eine marode Forschungsinfrastruktur in der medizinischen Forschung“, kritisierte der Tagungspräsident Prof. Dr. med. Otto Rienhoff, Direktor des Instituts für Medizinische Informatik der Universitätsmedizin Göttingen. Das betrifft zwar nicht nur, aber auch wesentlich die Medizin und die Medizinische Informatik.

Alarmierende Zustände

Dabei ist klar, dass für ein leistungsfähiges Wissenschaftssystem geeignete Infrastrukturen auf dem neuesten Stand der Technik eine zentrale Voraussetzung sind, denn „ohne Forschungsinfrastrukturen wird man eben auch nicht kompetitiv forschen können“, erklärte Dr. phil. Wilhelm Krull, Generalsekretär der VolkswagenStiftung, Hannover. Forschungsinfrastrukturen umfassen Krull zufolge insbesondere Instrumente und Großgeräte, die Informations- und Kommunikationsinfrastrukturen, Soft- und Hardware, aber auch Gebäude, Labore und die Organisationsstrukturen.

Die Situation in Deutschland ist alarmierend, wie Krull an einem Beispiel demonstrierte: Die Humboldt-Universität in Berlin, eine Exzellenzuniversität, verfügt über eine Nutzfläche von rund 295 000 Quadratmetern, von denen zwölf Prozent der gesamten Fläche wegen notwendiger Sanierungsarbeiten nicht zur Verfügung stehen. Der Instandsetzungsrückstand werde auf circa 440 Millionen Euro geschätzt, so Krull.

An den deutschen Universitäten seien seit den 90er Jahren die Kernhaushaltsmittel deutlich zurückgegangen. Mit der Exzellenzinitiative sollte die Wissenschaft in Deutschland vor allem mit Blick auf die internationale Wettbewerbsfähigkeit in den forschungsintensiven Universitäten gestärkt werden. Wie nachhaltig das gewirkt habe und wie eine dritte Runde der Exzellenzinitiative tatsächlich aussehen soll, sei derzeit aber noch unklar. Sein Fazit: Intakte Infrastrukturen müssten auf die Agenda sowohl jeder Landes- wie auch der Bundespolitik, aber letztlich auch jeder Hochschule.

Dass Handlungsbedarf besteht, macht auch die kürzlich vorgestellte Digitale Agenda der Bundesregierung deutlich. Im knappen Abschnitt zu Wissenschaft und Forschung heißt es, dass „die wissenschaftlichen Informationsinfrastrukturen gestärkt, ausgebaut und besser vernetzt“ werden müssen, um den digitalen Wandel in der Wissenschaft zu forcieren.

Strategien erforderlich

Den in der Agenda erwähnten Rat für Informationsinfrastrukturen gibt es sogar bereits. Er wurde in einem wettbewerblichen Verfahren des Ausschusses der Gemeinsamen Wissenschaftskonferenz der Universität Göttingen zugeschlagen. Aufgabe des 24-köpfigen Gremiums ist es, sich mit strategischen Zukunftsfragen im Bereich der Informationsstrukturen zu befassen und Wissenschaft und Politik zu beraten (siehe „3 Fragen an . . .“).

Von Big Data, dem Erfassen, Speichern, Verteilen, Analysieren und Visualisieren großer Datenmengen, ist die Medizin in besonderem Maße betroffen, so etwa in der Genomanalyse oder der Bildverarbeitung. Das Anwachsen großer digitaler Datenberge, vor allem in der Grundlagenforschung, führt jedoch nicht automatisch auch zu einem höheren Erkenntnisgewinn.

Der Arzt und Medizininformatiker Rienhoff, einer der Mitglieder des Rates, weist auf weitere Probleme hin: „Die Grundlagenforschung produziert Daten in großer Menge und in unterschiedlicher Art. Das sind nicht nur die Omics*-Daten, sondern auch Bilddaten, Labordaten, Sensordaten etc. Alles, was wir messen können, kann nicht einfach in der Klinik genutzt werden. Es gilt, eine Auswahl an klinisch relevanten Informationen zu treffen. Wir müssen lernen, wie wir in der klinischen Forschung, in den statistischen Untersuchungen, in der Versorgungsforschung mit immer mehr Daten umgehen, ohne uns in diesen zu verlieren“, erläuterte Rienhoff.

Generell sollte Rienhoff zufolge die Auswertung der Daten in Richtung klinischer Relevanz künftig viel mehr im Fokus stehen. „Wir müssen davon wegkommen, dass wir immer mehr Daten in irgendeiner Form schnell analysieren, in kleinen Ergebnisportionen veröffentlichen und dabei oft die Perspektive verlieren, wie dieses Wissen irgendwann in der Klinik genutzt werden kann“, sagt Rienhoff. „Meine Kritik an der derzeitigen Forschungsförderung ist, dass der Transferprozess aus den Daten der Grundlagenforschung in die Versorgung völlig unterfinanziert ist.“ Hier seien dringend Programme nötig, in denen Ärzte und Wissenschaftler auf den Transferprozess vorbereitet und die nötigen Infrastrukturen nachhaltig betrieben würden.

Engere Zusammenarbeit

Zu ähnlichen Ergebnissen kommt auch der „Zukunftsreport Wissenschaft“ der Nationalakademie Leopoldina. Hochdurchsatzverfahren zur Analyse von Erbinformationen, Proteinen und Stoffwechselprodukten böten neue Möglichkeiten, umfassende Daten über Lebensprozesse zu gewinnen, heißt es darin. Die deutsche Forschung könne die enormen Datenmengen jedoch bisher nur ansatzweise auswerten. Die Nationalakademie empfiehlt zur Bewältigung dieser „Big Data“ eine engere Zusammenarbeit der Lebenswissenschaften mit anderen Disziplinen wie der Mathematik, der Informatik und den Ingenieurwissenschaften und fordert eine nationale Omics*- und IT-Infrastruktur. Zudem regt sie insbesondere eine bessere Ausbildung und Förderung des wissenschaftlichen Nachwuchses an.

Hierfür bringt die GMDS gute Voraussetzungen mit, weil sie sich als breit aufgestellte, interdisziplinär ausgerichtete wissenschaftliche Fachgesellschaft mit Informatik, Biometrie, Epidemiologie und Dokumentation in der Medizin befasst und die richtigen Leute zusammenbringen kann, meint Prof. Dr. med. Paul Schmücker, GMDS-Präsident und Leiter des Instituts für Medizinische Informatik, Hochschule Mannheim. Allerdings ist es nach Meinung vieler Experten erforderlich, die Bioinformatik künftig – auch in der Lehre – stärker zu integrieren und den klinisch orientierten Informatikdisziplinen anzunähern.

Heike E. Krüger-Brand

@Digitale Agenda; Zukunftsreport Wissenschaft:
www.aerzteblatt.de/141735

*Omics steht als Abkürzung für die Forschung zu jeweils speziellen Lebensbausteinen und -prozessen, wie Gensequenzen (Genomics), epigenetischen Modifikationen (Epigenomics), Proteinen (Proteomics) etc.

3 Fragen an . . .

Prof. Dr. med. Otto Rienhoff, Direktor des Instituts für Medizinische Informatik, Universitätsmedizin Göttingen

Prof. Dr. med. Otto Rienhoff
Prof. Dr. med. Otto Rienhoff

Deutschland ist auf die Entwicklung der Omics-Technologien, vor allem was die informationstechnischen Anforderungen betrifft, nicht hinreichend vorbereitet, hat jüngst die Nationalakademie Leopoldina festgestellt. Woran liegt das?

Otto Rienhoff: Dafür gibt es zwei Hauptgründe: Zum einen ist die nachhaltige Finanzierung der personellen und technischen Infrastruktur für die Analyse und Interpretation großer Datenbestände und deren Auswertung auf klinische Relevanz völlig unterfinanziert. Zum anderen besteht eine historisch bedingte Aufsplitterung der Zuständig-
keiten in Deutschland zwischen Biostatistik, Epidemiologie, Medizinischer und Bioinformatik und schließlich auch der Medizintechnik, die dem zunehmenden Bedarf an Integration dieser methodischen Wissensbereiche nicht mehr entspricht.

Wie kann die Medizinische Informatik dazu beitragen, dass sich dies ändert?

Rienhoff: Indem sie Brücken zwischen den verschiedenen methodischen Fächern baut und sich in diesem Verbund als Partner für die Grundlagen- und klinische Forschung auf international kompetitivem Niveau qualifiziert. Ich bin zuversichtlich, dass Deutschland noch genügend Topinstitute hat, die diesen Aufbau im Laufe eines Jahrzehntes schaffen könnten.

Was soll auf politischer Ebene der neu gegründete Rat für Informationsstrukturen bewirken?

Rienhoff: Er soll Optionen identifizieren, wie diese Probleme, die auch in anderen Wissenschaftsdisziplinen zu beobachten sind, gelöst werden können. 

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