Die Zukunft der personalisierten Medizin

Big Data, Entscheidungshilfen durch Algorithmen und andere Themen rund um die „künstliche Intelligenz“ sind Thema in der Branche. Mit der Digital Healthcare Connection gibt es eine Plattform, die der Information und Vernetzung der Digitalprofis in der österreichischen Pharmabranche dient. Das dritte Netzwerktreffen am 13. Februar 2020 unter dem Motto „Zukunft personalisierter Medizin“ fand auf Einladung von Zühlke Österreich in Kooperation mit der Vortragsreihe ZTALK statt. Präsentiert wurden konkrete Beispiele, wie digitale Anwendungen in Industrie und Wissenschaft bereits heute zum Einsatz kommen. Eine der zentralen Fragen war, ob es der Pharmaindustrie gelingen kann, auch bei Digital Health den Führungsanspruch zu stellen, oder ob große Technologie-Player bei der Verarbeitung von Patientendaten die Nase vorne haben werden. Darüber hinaus widmete sich der Vortragsabend der Frage: „Was macht unser Hirn, wenn wir uns in der digitalen Welt bewegen?“

Die personalisierte Medizin ist digital

Im Vortrag „The future of personalized health management: From hype to reality“ von Dr. Stefan Weiss, der als Business Consultant bei Zühlke tätig ist und konkrete Projekte realisiert, drehte sich alles um die Sammlung und Auswertung von Patientendaten, die im Grunde genommen eine Frage beantworten sollen: „Wie geht es Ihnen heute?“
Um die personalisierte Medizin in der klinischen Praxis zu realisieren, sind große Mengen an Daten notwendig. Die Datenmenge wächst im Gesundheitsbereich im Vergleich zu anderen Branchen überproportional. Am weitesten fortgeschritten ist dieser Trend bei Diabetes. „Diabetes ist ein Role Model im digitalen Krankheitsmanagement“, fasste Weiss zusammen. Wurde der Blutzucker früher viermal am Tag gemessen und in ein Tagebuch eintragen, so tragen heute viele Patienten Sensoren am Körper, die kontinuierliche Messdaten des Blutzuckerspiegels liefern. Ermöglicht wird diese Entwicklung durch die Einheit von Sensoren, Medikamenten und medizinischen Geräten, z.B. einer modernen Insulinpumpe. Darüber hinaus verfügen Patienten über eigene Devices, die geeignet sind, weitere digitale Biomarker über Wohlbefinden und Lebensstil zu erfassen, wie z.B. Fitnesssensoren am Handgelenk oder Health-Apps am Smartphone.
„Daten zu Umweltfaktoren fehlen in der Branche oft noch“, zeigte Weiss Chancen für die Zukunft auf. Lägen beispielsweise Daten zum Bewegungsprofil, zur Schlafqualität oder zur Wetterlage vor, ließen sich biologische Daten viel besser hinsichtlich Bewertung des Gesamt-Gesundheitszustandes interpretieren. Das stellt die Branche vor eine digitale Herausforderung: Zur Auswertung dieser großen Mengen an verknüpften Daten sind Algorithmen nötig, wobei die Sicherheit dieser Daten und damit der Schutz der Patienten an oberster Stelle stehen. Die Big-Tech-Branche mit Playern wie Google und Amazon hat bereits ähnliche Lösungen in ihren Geschäftsfeldern entwickelt. Kann die Pharmaindustrie ihre Vorreiterrolle bei Gesundheitsdaten behalten?

Das Hirn wird digital

Erstaunliches berichtete Dr. Peter Kirschner vom Mental-Fitness-Startup Anima Mentis. „Wie wirkt Digitalisierung auf unsere Neuronen?“, stellte er als Eingangsfrage in den Raum. Es ist nämlich so, dass die menschliche Wahrnehmung von der Situation abhängig ist, in der wir uns befinden. Das schließt sowohl Sinneseindrücke über die Umgebung als auch unsere Emotionen mit ein. Als Beispiel diente Kirschner eine Studie zur Schmerztoleranz: Probanden, die an eine geliebte Person denken – in der Studie wurde ihnen ein Bild dieser Person gezeigt –, können Hitzereize länger tolerieren, ehe sie diese als schmerzhaft empfinden, als Personen, die das Bild einer zufälligen Person sehen. Das Hirn kann sich also einer Situation wie der Digitalisierung unseres Alltags anpassen. Doch damit nicht genug: Im Laufe des Lebens entwickelt es sich weiter, stellt sich auf die Reize ein, die uns umgeben, und ist erst mit Ende der Pubertät fertig geformt. So wacht einer Studie zufolge jeder fünfte britische Jugendliche nachts auf und checkt sein Smartphone.
Für die Selbstregulation ist im Gehirn der anteriore cinguläre Kortex zuständig. Dieses Hirnareal kann Reize unterdrücken und vermittelt Lösungsorientiertheit sowie die Anpassung an Situationen. Bei besonders impulsiven Personen ist im anterioren cingulären Kortex wenig Aktivität feststellbar. Meditation und Achtsamkeitsübungen steigern die Aktivität dieses Areals messbar. Der Hippocampus, zuständig für emotionale Regulation, ist stark stressabhängig. Ein hoher Cortisolspiegel, wie er mit Stress und Depression assoziiert ist, lässt die Aktivität sinken – ein reversibler Zustand, wie Kirschner betonte. Denn die mentalen Erfolgsfaktoren Mindset und Resilienz lassen sich trainieren.

Algorithmen: ein Blick in die Black Box

Wie mehr oder weniger strukturierte Daten helfen können, maßgeschneiderte Therapien zu entwickeln, ist die Grundfrage, der sich Assoc. Prof. PD Mag. Dr. Peter Klimek von der Section for Science of Complex Systems & Complexity Science Hub Vienna widmete. Wie von Weiss bereits erwähnt, stellt Big Data die Wissenschaft vor eine neue Herausforderung. Die Datenmengen sind in Größe und Komplexität unüberschaubar geworden. Nur mithilfe von Algorithmen – manche sprechen von „selbstlernenden“ oder gar „intelligenten“ Maschinen – können sinnvolle Aussagen getroffen werden. Dabei besteht die Gefahr, eine zufällige Korrelation mit einem kausalen Zusammenhang zu verwechseln.
„Wir müssen extrem darauf aufpassen, wie wir das interpretieren“, warnte Klimek. Die performantesten Lernverfahren haben keine transparenten Regeln, die ein Forscher einsehen und verstehen kann; Algorithmen sind eine Black Box. Durch die Bildung von Datennetzwerken können Forscher auf Basis hochdimensionaler Daten auf Vorgänge im System schließen. Der Umgang mit vernetzten Daten ist seit jeher ein Faktor in der Medizin. Gene, Lifestyle und die institutionelle Ebene determinieren gemeinsam den Gesundheitszustand. Nun, da erstmals umfassende Daten dazu vorliegen, lassen sich Netzwerke modellieren. So können mithilfe eines Komorbiditätsnetzwerks 85–95% der Krankheitsinzidenzen innerhalb der nächsten zehn Lebensjahre vorhergesagt werden. Die Vision ist ein digitaler Zwilling des gesamten Gesundheitssystems, der beispielsweise das Auftreten von Versorgungslücken prognostizieren kann. Industrie und öffentliche Hand können mit diesen Methoden Herausforderungen der Zukunft rechtzeitig erkennen, die Lebensqualität der Patienten verbessern und neue Geschäftsfelder erschließen. Wenn sie Big Tech nicht das Feld überlassen.

Dr. Peter Kirschner (Chief Product Officer, Anima Mentis), Dr. Stefan Weiss (Lead Business Innovation Consultant, Zühlke Deutschland), Saskia Höfer (Senior PR-Manager, Zühlke Österreich), Dr. Peter Klimek (Section for Science of Complex Systems, Medizinische Universi¬tät Wien), Mag. Kristina Maria Brandstetter, MBA (Head of Marketing, Zühlke Österreich), Dr. Nikolaus Kawka (Geschäftsführer, Zühlke Österreich), Eva Pernek (Geschäftsführerin MEDahead), Hank Sczerba (Global Commercial Director, Croma-Pharma GmbH) (v.l.n.r.)