INNOVATIONSKRAFT DER MEDIZINTECHNOLOGIE

29. Oktober 2021 Innovation Insights

Wie die moderne Medizintechnologie die Zukunft und unser Leben verändert, hat sie uns bereits bei der schnellen COVID-19-Impfstoffentwicklung aufgezeigt. Der medizintechnische Fortschritt ist dabei nicht nur Hoffnungsträger für den Menschen. Er bietet mit neuen Therapieansätzen und schnelleren Impfstoffentwicklungen auch Lösungen für die Gesellschaft und das Gesundheitssystem.

Im Zusammenhang mit dem SARS-CoV-2 erwarten Vertreter aus der MedTech-Branche einen Digitalisierungsschub, denn für die Zukunftsfähigkeit ist die digitale Exzellenz wichtiger denn je. Es lohnt sich daher, in Medizintechnologien zu investieren. Bei erfolgreichen MedTech-Unternehmen dreht sich alles um neue Produktentwicklungen und es braucht nur eine bahnbrechende Idee, um eine Produktkategorie für immer zu verändern. Solche Unternehmen schaffen es, näher an den Patienten heranzukommen, indem sie neue Lösungen entwickeln. So können beispielsweise medizinische Gesundheitsdaten (Big Data) mithilfe der künstlichen Intelligenz bewältigt und blitzschnell ausgewertet werden. Die neuen Innovationen bieten allen Anwendern ein durchgängig besseres Erlebnis, senken Prozesskosten drastisch, ermöglichen den Abgleich von Patientendaten mit den bestmöglichen Therapien und beschleunigen somit Entscheidungsfindungen auch in zeitkritischen Situationen.

In unserem aktuellen Innovation Insight liegt der Schwerpunkt auf dem Megatrend Gesundheit. Das Schweizer Investment-Analytics-Unternehmen ALPORA gibt Ihnen einen Einblick in die datengetriebene Arzneimittel- und Medizinforschung sowie in die neuen Ansätze aus der Krebsforschung. Möchten Sie noch mehr über innovative Insights & Megatrends erfahren? Hier geht es zu unseren neusten Innovation Insights.

ZUKUNFTSKONZEPT: DATENGETRIEBENE MEDIZIN

Die Humanmedizin erlebt einen fundamentalen Wandel, getrieben durch langjähriges medizinisches Fachwissen, gepaart mit detaillierten aussagekräftigen Patientendaten sowie hoher Rechenleistung. In einer ungeahnten Schnelligkeit präzisieren Big Data, Algorithmen, künstliche Intelligenz und Blockchain die Medizin. Die datengetriebene Medizin verspricht sowohl bessere Diagnosen und schnellere Herstellung neuer Medikamente als auch akkurate Therapien und maßgeschneiderte personalisierte Behandlungen.

An ausgewählten Tumorzentren entwickelt sich die datengetriebene und digitale Medizin schon zur Realität. Doch wie sieht diese aus? Bei der klinischen Entscheidungsfindung erhalten Ärzte Unterstützung durch beispielsweise pathologische und genomische Daten. Je nach Patientenhistorie und Krankenakte prognostizieren ausgefeilte Algorithmen unter Berücksichtigung hoher Wirkungswahrscheinlichkeiten und guten Überlebenschancen die bestmöglichen Handlungsempfehlungen. Somit sind sich die Experten auch unter enormen Zeitdruck bei der Wahl der besten Therapie schnell einig. Der weitere Krankheitsverlauf wird mithilfe künstlicher Intelligenz verfolgt und bei bedenklichen Anzeichen erhält der zu behandelnde Arzt automatisch eine direkte Meldung.

Mit der Big-Data-Software Netculator (erfahren Sie mehr unter ALPORA Methoden) analysieren wir für jeden Innovation Insight aktuelle und themenspezifischen wissenschaftlichen Publikationen. Dies ermöglicht uns Rückschlüsse auf zukünftige Innovationen basierend auf der Grundlagenforschung der jeweiligen Fachbereiche. Die meisten Publikationen zum Thema „Health & Innovation“ sind in den folgenden Journals erschienen:

  • BMC MEDICAL INFORMATICS AND DECISION MAKING
  • DATABASE – THE JOURNAL OF BIOLOGICAL DATABASES AND CURATION
  • FRONTIERS IN IMMUNOLOGY
  • INTERNATIONAL JOURNAL OF CLINICAL ONCOLOGY
  • JOURNAL OF COMPUTATIONAL BIOLOGY

MIT PATIENTENDATEN KRANKHEITSMUSTER BESSER ERKENNEN

Bei der klinischen Entscheidungsfindung sind Mediziner und Ärzte hohen Erwartungen ausgesetzt und müssen eine Vielzahl von klinischen Daten bewältigen. Bei dieser komplexen Thematik entscheidet der Arzt über benötigte Informationen, durchzuführende Untersuchungen, Interpretation der Resultate, Zusammenführung diagnostischer Hypothesen und schlussendlich über die beste Behandlungsmethode für den Patienten. So werden Diagnosen durch das Erkennen von typischen Krankheitsbildern erstellt. Im Hinblick auf alltägliche Situationen ist solch eine Identifizierung der Krankheitsmuster effizient und einfach zu handhaben. Hingegen kann zur Entscheidungsfindung bei besonders komplexen Fällen eine quantitative analytische Methodik ein besserer Ansatz sein. Auch um Fehldiagnosen zu vermeiden und die vom Arzt erstellte Diagnose zu bestätigen, wird häufig eine analytische Entscheidungsfindung angewendet. Beispielsweise kann ein Clinical Decision Support Systeme (CDSS) den Arzt bei der Entscheidungsfindung unterstützen.

Bei einem klinischen Entscheidungsunterstützungssystem (CDSS) handelt es sich um eine Gesundheitsinformationstechnologie, die nicht nur personenbezogene Informationen zur Verfügung stellt, sondern auch entscheidungsrelevantes Wissen präsentiert. CDSS verfolgen ähnliche Ansätze wie Management-Informationssysteme und Data-Warehouses, basieren aber meist auf fortgeschrittenen mathematischen Verfahren. So werden Verfahren der künstlichen Intelligenz für die Weiterverarbeitung medizinischer Daten verwendet. Zu den Instrumenten, die zur Verbesserung der Entscheidungsfindung im klinischen Arbeitsablauf beitragen, gehören unter anderem: Zusammenfassungen von Patientendaten, Diagnoseunterstützung, computergestützte Warn- und Erinnerungsmeldungen und kontextbezogene Referenzinformationen. Im Sinne der Gesundheit aller wird eine Verbesserung der Gesundheitsversorgung angestrebt.

DOKTOR DATA: MIT KI ZUR BESSEREN DIAGNOSTIK

Tag für Tag fallen gewaltige Datenmassen wie klinische Studien, Laborbefunde, Krebsregister, Röntgenbilder und Diagnoseberichte im medizinischen Bereich an. Ziel ist es, eine Schlussfolgerung aus der intelligenten Verknüpfung dieser diversen Datenquellen zu ziehen, um die medizinische Forschung und die Behandlung von Krankheiten voranzutreiben. Zur Auswertung der sogenannten medizinischen Big Data sollen Algorithmen der künstlichen Intelligenz dienen, sodass Krankheiten dann treffsicher vom Computer erkannt werden können.

Das menschliche Können wird schon heute in einigen Bereichen von Computern übertroffen, so auch in der Medizin, wenn es darum geht, Computertomografien und Mammografien auszuwerten. Um aus hochauflösenden Bildern eine Diagnose abzuleiten, erfordert es jahrelange Übung. Und selbst dann gibt es keine Garantie, dass nicht doch eine winzig kleine Information aus dem Bild übersehen wurde. Dies ist ein klassischer Fall für den Einsatz von Doktor KI.
Computer haben einen klaren Vorteil gegenüber dem menschlichen Auge, wenn es um das Auslesen von Bildinformationen geht. Denn Computer verarbeiten Bilder Pixel für Pixel und identifizieren dabei minimale, für den Menschen nicht erkennbare Abstufungen in Helligkeit, Farb- und Grauwerten. Es lässt sich festhalten, dass Computer die wesentlich besseren Analysten von den inzwischen so detailreichen und hochauflösenden Bildern sind.

INNOVATIVE TECHNOLGIEN NEU KOMBINIERT

Für einen sicheren Datenaustausch eignet sich der Blockchain-Mechanismus optimal. Das junge Start-up Unternehmen Shivom aus Deutschland mit Sitz in München macht sich diese Eigenschaft zu Nutzen. Sie kombinieren die Technologien Blockchain, KI und maschinelles Lernen mit einem neuen Wissenschaftszweig, der Genomik, um einen sicheren Daten-Hub für Genom-Daten zu kreieren. Die Reihe von AI Algorithmen analysiert und lernt kontinuierlich von den Daten, die in den Daten-Hub eingespeist werden.

Nicht nur Unternehmen aus den Bereichen Pharma und Diagnostika können die Genomdaten für die Arzneimittel- und Medizinforschung nutzen, sondern auch Patienten können ihre persönlichen Gesundheitsdaten von medizinischen Geräten und Wearables live in die Plattform transferieren. Dort findet anschliessend ein Abgleich der eingespielten Gesundheitsdaten mit den bereits existierenden Genomdaten statt, um Rückschlüsse auf Krankheiten oder Prädispositionen zu ermöglichen. Hierbei eignet sich die Blockchain-Technologie ideal, um komplexe Datenrechte zu verwalten, Sicherheitsaspekten nachzugehen und Zugriffe basierend auf Smart Contracts zu kontrollieren.
Haben Sie schon unseren letzten Innovation Insights zum Thema Blockchain und Smart Contracts gelesen? > Hier finden sie mehr Informationen

ALPORA’s TOP INNOVATIVE PORTFOLIO COMPANIES:

ILEX MEDICAL LTD.

Ilex Medical Ltd. ist ein in Israel ansässiges Unternehmen, das im medizinischen Sektor tätig ist. Sein Innovationsschwerpunkt liegt auf In-vitro-Diagnosegeräten für den Laborgebrauch. Das Unternehmen engagiert sich stark im Bereich der Laborverwaltungssoftware und bietet hochmoderne Diagnosegeräte und Reagenziensysteme an.

ROCHE HOLDING AG

Die Roche Holding AG stellt Pharma- und Diagnoseprodukte her und entwickelt Reagenzien und Geräte zur medizinischen Untersuchung. In dem Forschungsgebiet der Onkologie werden beispielsweise bispezifische T-Zell-Antikörper mithilfe von Big Data und Bioinformatik erforscht und analysiert. Dabei werden neue innovative Lösungen für bislang unentdeckte medizinische Bedürfnisse entwickelt.

MARAVAI LIFESCIENCES HOLDINGS, INC.

Maravai LifeSciences Holdings, Inc. ist ein Biowissenschaftsunternehmen. Sein Innovationsschwerpunkt liegt auf der Entwicklung neuer diagnostischer Lösungen zur Unterstützung der Erforschung menschlicher Krankheiten. Zu den Geschäftsbereichen des Unternehmens gehören die Nukleinsäureproduktion, die Sicherheitsprüfung von Biologika und die Proteindetektion.

FULGENT GENETICS, INC.

Fulgent Genetics, Inc. ist ein Technologieunternehmen in der Gesundheitsbranche. Gentests werden angeboten, um Ärzten klinisch verwertbare diagnostische Informationen zur Verbesserung der Qualität der Patientenversorgung zu liefern. Das Unternehmen hat eine Technologieplattform entwickelt, die Datenvergleichs- und Unterdrückungsalgorithmen, adaptive Lernsoftware, fortschrittliche Gendiagnosetools und integrierte Laborprozesse integriert.

NEUE ANSÄTZE AUS DER KREBSFORSCHUNG

Weltweit ist Krebs nach den Herz-Kreislauf-Erkrankungen die Todesursache Nummer 2. Nicht nur bei Lungenkarzinomen setzen Mediziner und Forscher auf das körpereigene Immunsystem, um den lebensbedrohlichen Tumoren zu Leibe zu rücken. Die klassische Standardtherapie, bestehend aus der Operation Strahlen- und Chemotherapie, wurde inzwischen um ein weiteres Verfahren ergänzt: die Immunonkologie. Ziel ist es, den Tumor mit den Mitteln des Immunsystems anzugreifen. Derzeit stehen diverse Behandlungsansätze zur Verfügung.

IMMUNTHERAPIE GEGEN KREBS

Der deutsche Arzt und Forscher Paul Ehrlich stellte bereits vor über 100 Jahren die These auf, dass das eigene Immunsystem in der Lage ist, Krebszellen zu bekämpfen. Seine Theorien galten als Inspirationsquelle wichtiger Entwicklungen in der Krebstherapie. Obwohl es Forschenden in den vergangenen 30 Jahren immer besser gelang, die Antwort des Immunsystems auf Krebszellen zu entschlüsseln, konnte bis heute nicht alles vollumfänglich bis ins kleinste Detail verstanden werden. Dies führte immer wieder zu vielen erfolglosen immuntherapeutischen Ansätzen. Einen Durchbruch hingegen schafften die Immunforscher Tasuku Honjo und James Allison erst in jüngster Zeit mit der Entdeckung sogenannter Checkpoints (Kontrollpunkte). Sie konnten einen Weg finden, wie sich die Aktivität von Tumor-Zellen (T-Zellen) des spezifischen Immunsystems beeinflussen lässt. Im Jahr 2018 erhielten sie für ihre Krebsimmuntherapie den Nobelpreis für Medizin.

Im Allgemeinen haben medikamentöse Therapien wie die Chemotherapie oder die Hormontherapie das Ziel, den bösartigen Tumor zu entfernen oder zu verkleinern. Oder ihn zumindest daran zu hindern, zu wachsen und sich ins umliegende Gewebe unwillkürlich auszubreiten. Die immunonkologischen Therapien verfolgen den modernen Ansatz, dass die Krebsbehandlung nicht den Tumor selbst angreift, sondern es wird das körpereigene Immunsystem zur Hilfe genommen.

KREBSMUTATIONEN AUF DER SPUR

Im Vergleich zur Strahlen- und insbesondere zur Chemotherapie sollen zielgerichtete Therapien nur das Tumorgewebe angreifen, ohne gesunde Zellen und gesundes Gewebe zu schädigen. Bei Immuntherapien werden die Krebszellen sozusagen markiert, sodass das Immunsystem sie als schädliche Eindringlinge erkennen kann. Als Voraussetzung für eine erfolgreiche Anwendung gilt, dass der Tumor entsprechende molekulare Eigenschaften aufweist, weshalb auch von molekularbiologischen Therapien die Rede ist. So ist es essenziell, jedes Tumorgewebe zuvor genau zu charakterisieren, um zu bestimmten, für welche Patienten eine zielgerichtete Therapie infrage kommt. Die Wirkungsweisen unterscheiden sich insofern, dass einige Therapien den Tumor von der Nährstoffversorgung abschneiden, andere Therapien hingegen hemmen seinen Wachstumsdrang.

Unser Immunsystem ist lebenswichtig. Ist es reibungslos intakt, wehrt es Infektionen ab und schützt den Körper vor Schadstoffen, Krankheitserregern und krankmachenden Zellveränderungen. Trotz dessen, dass das Abwehrsystem des Körpers stark und hochkomplex ist, ist es nicht unfehlbar. Zum einen sind Krebszellen in der Lage, sich vor einem Angriff des Immunsystems zu schützen, indem sie die Aktivität von Immunzellen hemmen. In anderen Worten können die Krebszellen zwar vom Immunsystem erkannt, aber nicht bekämpft werden. Zum anderen gelingt es Krebszellen immer wieder, die körpereigene Abwehr auszutricksen, das heisst unerkannt zu entkommen und sich zu tarnen.
Dabei können getarnte Krebszellen das Aussehen gesunder Zellen imitieren und sich ungehindert vermehren und ausbreiten. Diese sogenannten „Tarn- bzw. Escape-Mechanismen“ können gezielt durch neue Behandlungsmethoden mit Checkpoint-Inhibitoren bzw. Checkpoint-Hemmer oder mit gentechnisch veränderten Immunzellen (CAR-T-Zellen) angegangen werden. Bei den sogenannten Checkpoints handelt es sich um Kontrollpunkte auf den T-Zellen, die von den Krebszellen aktiviert werden, um sich zu tarnen und so das Abwehrsystem ausbremsen. Immun-Checkpoint-Inhibitoren sind speziell entwickelte Antikörper, die das Immunsystem reaktivieren sollen und bildlich gesprochen, die getarnten Krebszellen wieder sichtbar machen. Die Antikörpertherapie mit einem Checkpoint-Hemmer löst die Bremse des Immunsystems und ermöglicht es dem Immunsystem, den Kampf gegen den Krebs aufzunehmen. Für Krebsarten wie Lungenkrebs, Blasenkrebs, Hautkrebs oder Nierenkrebs tragen die innovativen Immuntherapien zu einer erweiterten Therapie bei.

NEXT GENERATION GENE SEQUENCING

Bei der Next Generation Sequencing, kurz NGS, handelt es sich um eine massiv parallele Sequenzierungstechnologie, die neue Wege in der Genomik, Onkologie und Ökologie eröffnet hat. Eingesetzt wird sie zur Impfstoffentwicklung und häufig zur Abklärung genetisch bedingter Erkrankungen wie beispielsweise Krebs. Tumore entstehen durch die Veränderung im Erbgut und so gleicht kein Krebs dem anderen. Die Genomsequenzierung kann dabei helfen, Mutationen in einem Tumor zu finden, wenn Standard-Krebstherapien nicht anschlagen oder nicht festgestellt werden kann, wo der Krebs seinen Ursprung hat. Wird eine Veränderung im Erbgut festgestellt, gibt es den Ärzten bessere Anhaltspunkte, welche gezielten Therapien oder Medikamente helfen und zu einer besseren Krebsbehandlung führen.

Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden bietet die NGS Vorteile in Bezug auf Genauigkeit, Skalierbarkeit und Geschwindigkeit. Angewandt wir die Technologie, um die Reihenfolge der Nukleotide (Bausteine von Nukleinsäuren sowohl in Strängen der DNA und RNA) in ganzen Genomen oder in bestimmten Bereichen der DNA (Desoxyribonukleinsäure) oder RNA (Ribonukleinsäure) zu ermitteln. Medizinwissenschaftliche Labore haben durch NGS die Möglichkeit erhalten, eine Vielzahl von Anwendungen umzusetzen und biologische Systeme auf einem ganz neuen Niveau zu untersuchen. Es wird gesagt, dass NGS die Biowissenschaften massgeblich revolutioniert hat!

Die Sequenzierung der nächsten Generation besitzt die Fähigkeit, die Bausteine vieler hunderter krebsspezifischer Gene parallel und mit hoher Genauigkeit zu sequenzieren (zu lesen). Somit können mehrere Gene in einem einzigen Test untersucht werden, um die ursprüngliche Mutation zu bestimmen. Das wiederum heisst, dass weniger wertvolle klinische Proben und Tests bei diesem Multigen-Ansatz verbraucht werden, die Zeit bis zur Antwort wird verkürzt und eine wirtschaftlichere Lösung wird präsentiert. Dank dieser Geschwindigkeit und Genauigkeit konnten die Wissenschaftler das neue COVID-19 Virus schnell sequenzieren und potenzielle Impfstoffe identifizieren.

Hinsichtlich der Impfstoffentwicklung bietet NGS die Möglichkeit, zahlreiche Impfstoffkandidaten im Hochdurchsatzverfahren zu testen. Dies hilft den Wissenschaftlern besser zu verstehen, wie ein bestimmter Impfstoff auf den menschlichen Körper wirkt und mit einem Virus interagiert. So kann NGS nicht nur in den frühen Phasen der Impfstoffentwicklung eingesetzt werden, sondern auch zur Bestimmung der Wirksamkeit von Impfstoffen. Daher ist zu erwarten, dass viele BioTech Startups neue effizientere Produkte in immer schnelleren Zyklen entwickeln können.

Für die auf Genomik ausgerichtete Pharmakologie hat sich die Sequenzierung der nächsten Generation bereits als wertvolle Methode erwiesen. Vorrangig um einen tiefen und detaillierten Einblick in die molekularen Grundlagen individueller Tumoren zu gewinnen. Ferner zählen die zielgerichteten Therapien zum neuen Behandlungsstandard in der Onkologie und die NGS-gestützte Begleitdiagnostik gilt als Triebwerk bei der Behandlungsauswahl, um Patientenresultate zukünftig zu optimieren.

ALPORA’s TOP INNOVATIVE PORTFOLIO COMPANIES:

Genmab A/S

Genmab ist ein Biotechnologieunternehmen aus Dänemark, das sich auf die Antikörperentdeckung und Entwicklung von Antikörpertherapeutika zur Behandlung von Krebs spezialisiert hat. Das Unternehmen verfügt über drei zugelassene Produkte und vier eigene Antikörpertechnologien der nächsten Generation.

MERCK & CO. INC.

Merck & Co. Inc. ist ein forschungsorientiertes, globales Pharmaunternehmen, das ein breites Sortiment an neuartigen Medikamenten, Impfstoffen und biologischen Therapeutika erforscht. Dabei bedient sich das Unternehmen der Biotechnologie, der Genforschung und der Gentherapie.

PHARMA MAR S.A.

Pharma Mar, S.A. beschäftigt sich mit der Forschung, Entwicklung und Produktion von Biopharmazeutika. Ihre Forschung und Entwicklung konzentrieren sich auf onkologische Technologien wie Antitumormittel marinen Ursprungs. Das Unternehmen ist über seine Tochtergesellschaften in drei Geschäftsbereichen tätig: Onkologie, Diagnostika und RNA-Interferenz.

Bavarian Nordic A/S

Bavarian Nordic ist ein dänisches Biotechnologieunternehmen, das sich auf die Entwicklung, Erforschung, Herstellung und Vermarktung von Krebsimmuntherapien und Impfstoffen auf der Basis von viralen Vektoren zur Übertragung von Antigenen gegen Infektionskrankheiten und Krebs spezialisiert hat.

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