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Prädiktivmedizin mittels Zytomik Frühere:
Zellbiochemiegruppe
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a. Medikamente werden nach bester Gruppenwirksamkeit entwickelt und in der Therapiephase entsprechend den zugelassenen Indikationen bei ähnlichen Patientengruppen angewandt, obwohl seit der Entwicklungsphase bekannt ist, daß eine manchmal signifikante Patientenzahl auf ein gegebenes Medikament nicht reagiert oder durch Nebenwirkungen geschädigt werden kann, weshalb immer wieder Kollisionen mit dem "primum nil nocere" Prinzip der Medizin auftreten. Ein wichtiges Ziel der Prädiktivmedizin (prädiktive Medizin) mittels Zytomik betrifft deshalb die Etablierung richtiger Vorhersagen über die jeweilige Therapiewirksamkeit beim Einzelpatienten bereits vor Therapiebeginn zur Verbesserung der allgemeinen therapeutischen Effizienz in der Medizin.
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b. Prädiktivmedizin mittels Zytomik (molekulare Zellsystemanalyse) (Abb.1) stellt ein neues Konzept zur Therapie-bezogenen Vorhersage des zukünftigen Krankheitsverlaufs beim erkrankten Einzelpatienten unter Einsatz der differenziellen Datenmuster- Klassifizierung (prädiktive Differenzialmuster, prädiktive Differenzialklassifikation) des molekularen Zellphänotyps dar. Dieser wird mittels zytometrischen oder anderen Messungen bestimmt. Zellen stellen die elementaren Funktionseinheiten von Zellsystemen (Zytome), Organen oder Organismen dar und Krankheiten entstehen durch molekulare Veränderungen in Zellen. Dies führt direkt oder indirekt zu veränderten molekularen Zellphänotypen als Resultat von Genotyp- und Expositionseinflüssen während des Zelllebens. Diese können häufig näher mit dem aktuellen Krankheitsprozess im Einzelpatienten und mit dessen zukünftiger Entwicklung verbunden sein als mit dem Genomstatus oder mit Umgebungseinflüssen alleine. |
Abb.1 Systemzytometrie und Zellsystembiologie |
d. Patienten mit der Vorhersage "Verschlechterung" können unter Therapie nach einiger Zeit zu "komplikationsfreien" Patienten werden, wie z.B. in der Intensivmedizin. Die vorauseilende Erkennung von Krankheitsverschlechterung oder Besserung ergibt eine therapeutische Vorlaufzeit zum frühzeitigeren präventiven Therapiebeginn bzw. zur früheren Therapiereduzierung (Präventivmedizin, präventive Medizin).
e. Die therapeutische Vorlaufzeit kann die Therapieeffizienz durch Vermeidung oder Verminderung krankheitsbedingter, irreversibler Gewebeschädigungen steigern sowie unerwünschte therapeutische Nebenwirkungen vermindern. Sie kann auch dazu führen, Risikopatienten bereits vor dem Krankheitsausbruch zu identifizieren, wie etwa bei Asthma, sowie infektiösen, entzündlichen und rheumatischen Krankheiten oder bei Diabetes, was den Krankheitsausbruch verzögern und zu einer Reduzierung der Gesamtkomplikationsrate bei diesen Krankheiten als wesentliche praktische Konsequenz führen kann.
f. Die Richtigkeit der Vorhersage des zukünftigen Krankheitsverlaufs kann durch die Zusammenführung informativer Parameter aus verschiedenen Studien in die Krankheitsklassifizierungsmasken ("Krankheits-Signatur") von gegenwärtig üblicherweise 95% prinzipiell auf 99% oder höher gesteigert werden. Die Wissensextraktion mittels Datenmusterklassifizierung ist unabhängig von mathematischen Annahmen zu den Werteverteilungen der Meßparameter, die optimale Klassifizierung wird weitestgehend ohne Risiko für eine irrtümliche Auswahl suboptimaler Datenmuster erreicht und ist vergleichseise robust gegen fehlerhafte Klassifizierungen statistischer Zufallsabweichungen als echte Abweichungen.
g. Die Genominformation dient als Inventar für die biomolekulare Gesamtkapazität von Organismen. Sie wird zur Hypothesen-gesteuerten Auswahl von Meßparametern zur differenziellen Zellphänotypanalyse in kranken und gesunden Organismen in Verbindung mit einer Hypothesen-freien multiparametrischen Datenmusterklassifizierung (-analyse) aller untersuchten Zellen in ihrer vollen Heterogenität, um Krankheits-assoziierte molekulare Brennpunkte zu identifizieren. Diese Daten-gesteuerte top-down Vorgehensweise ist weitgehend unabhängig von detailliertem Vorwissen über die letzliche molekulare Krankheitsursache zur Identifizierung krankheitsbedingter molekularer Brennpunkte führt. Mit dem Krankheitsprozeß als naturinduzierter systematischer Zustandsänderung, ist es insbesondere nicht erforderlich, zunächst die molekularen Konsequenzen Hypothesen-gesteuerter experimenteller Zustandsstörungen in zellulären Modellsystemen als Voraussetzung für das Studium spezifischer Krankheitsprozesse zu erkunden, wie im bottom-up Konzept der Systembiologie vorgeschlagen. Die Zytomforschung umgeht auf diese Weise initial die Erkundung der häufig hochredundanten molekularen Genomrealisierungwege, was die Forschungsarbeit wesentlich vereinfacht.
h. Krankheits-induzierende molekulare Stoffwechselwege können dann durch retrograde Molekularanalyse (reverse-engineering) der differenziellen molekularen Zellphänotypen auf Zellsystemebene näher erkundet und mathematisch modelliert werden (biomedizinische Zellsystembiologie). Hierbei ist es wahrscheinlich, daß neue Zielmoleküle und Leitstrukturen für die Medikamententwicklung gefunden werden können, da die Hypothesen-freie Datenmusterklassifizierung unbekannte molekulare Wissensräume ansprechen kann, die der üblichen Hypothesenentwicklung verborgen bleiben. In diesem Sinne ermöglicht die Zytomik den Zugang zur biomedizinischen Zellsystembiologie.
i. Das beschriebene Klassifizierungskonzept reicht
vom apparenten molekularen Zellphänotyp als Krankheitsäquivalent
zur molekularen Kodierungsinformation auf der Genomebene.
Das Potential des Einzelpatienten sowie Einzelzell-gerichteten
Analysekonzeptes liegt in seiner allgemeinen Anwendbarkeit auf
verschiedenste Bereiche der klinischen und ambulanten Medizin. Dies
wird nachfolgend durch die Ergebnisse einer Reihe von
kollaborativen Projekten
mit Krankenhäusern und anderen wissenschaftlichen Einrichtungen
sowie im Rahmen der Europäischen Arbeitsgruppe für Klinische
Zellanalyse
(
EWGCCA)
im Bereich der klinischen Zytomik dargestellt.
Die augenscheinliche Herausforderung besteht im
Ausbau dieses Konzeptes bis zur Patientenebene
in gemeinsamer Anstrengung von Wissenschaft,
Klinik und Industrie z.B. im Rahmen der neuerdings
bestehenden Bemühungen zur Konzeptualisierung eines
Humanzytomprojektes
(PPT,
ref181,
1,
2,
3,
ref175,
ref170,
Konzepte,
Definitionen,
Zytomikliteratur)
oder der Etablierung eines periodischen Systems der Zellen.
Ein solches periodisches Zellsystem mit Stammzellen oder anderen spezifischen
Zellkompartimenten als Referenz „hnelt im Namen nicht aber
im Inhalt dem frher vorgeschlagenen
periodischen Sytem fr Pflanzenzellen.
deutsch),
(
französisch)
Vorhersagen in
der Kinderherzchirurgie)
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