Für die European Medicines Agency EMA, die europäische Arzneimittelbehörde, besteht kein Zweifel, dass die Entwicklung neuer Therapeutika zukünftig immer stärker von diagnostischen und prognostischen Biomarkern bestimmt und angetrieben wird. Im August dieses Jahres hatte die EMA ein „reflection paper“ mit ihren vorläufigen Vorstellungen  über den Healthcare-Markt des 21. Jahrhunderts an die europäischen Arzneimittelfirmen verschickt und um Stellungnahme bis Ende November 2011 gebeten. Obwohl alle großen Pharmafirmen die Bedeutung von Biomarkern betonen, reagieren manche doch eher zurückhaltend, wenn es um ein strategisches Umdenken ihrer Entwicklungskonzepte für neue Medikamente geht – aus Furcht, der Ersatz des vertrauten und lange Zeit so lukrativen Blockbuster-Modells zugunsten des neuen „Nichebuster“-Modells könnte die Gewinnmargen drastisch reduzieren. Dem halten die Neuerer entgegen, dass der wissenschaftliche Fortschritt hin zu einer Biomarker-getriebenen Medikamentenentwicklung nicht nur das Wohl der Patienten in den Vordergrund stellt, sondern durchaus auch wirtschaftliche Früchte trägt.

Die Schwerpunkte der Biomarker-Forschung im akademischen Bereich haben sich in den letzten Jahren von den Proteinen auf Analysen des Genoms und der Genexpression verlagert. Das wurde durch die technologischen Fortschritte in der Geschwindigkeit der Nukleinsäure-Sequenzierungen und die Verringerung ihrer Kosten mit den sogenannten „Next generation sequencing“-Technologien (NGS) ermöglicht. Trotz dieser Vorteile sind die großen in der Diagnostik führenden Unternehmen diesem Trend bisher nur zögerlich gefolgt. Das liegt vor allem daran, dass sie schon riesige Summen in die Entwicklung von Protein-Biomarkern investiert haben. Es wird auch argumentiert, dass Proteine die für die Ausprägung des Phänotyps wichtigsten Moleküle darstellen und sich krankheitsbedingte Veränderungen daher in ihnen genauer widerspiegeln als auf der Ebene der Gene. Dieses Argument hat allerdings mit den Verbesserungen der Genexpressionsanalytik und der RNA-Sequenzierung zur Transkriptomanalyse an Überzeugungskraft verloren.

Während zur Identifizierung von Krebs-Biomarkern im großen Umfang auch DNA-Analytik eingesetzt wird - wie sich beispielsweise beim Internationalen Krebsgenomprojekt zeigt -, steht  für die meisten Krankheiten heute die RNA-Analytik im Brennpunkt der Biomarker-Forschung. Ein besonders heißes Feld sind die erst vor zehn Jahren entdeckten microRNAs, die man inzwischen als Regulationselemente für messengerRNA (mRNA) erkannt hat. Es vergeht keine Woche, in der nicht neue Anwendungspotenziale für die Diagnostik von Krankheiten mithilfe dieser kleinen nicht-kodierenden RNA-Moleküle beschrieben werden.

Das Heidelberger Biotechnologie-Unternehmen febit, ein Spezialist für die Analyse und Synthese von Nukleinsäuren, hatte früh auf das große medizinische Anwendungspotenzial der Biomarker-Forschung auf der Ebene der Nukleinsäuren gesetzt. Von febit ging die Initiative zur Bildung eines „Biomarker Discovery Center“ in Heidelberg aus, das zuletzt eine große, deutschlandweite Studie koordiniert hatte, in der gezeigt wurde, dass microRNA-Profile aus Blutproben von Patienten zur frühen Diagnostik von Krebs und anderen Krankheiten dienen können (BIOPRO-Artikel Krebsdiagnostik durch microRNAs im Blut).

Auch beteiligte sich febit am BioRN Biomarker Center, einem der großen Verbundprojekte des BioRN Clusters, in dem Forschungsgruppen aus Unternehmen und Forschungseinrichtungen zusammengeführt werden, um molekulare Biomarker für die Entwicklung neuer Diagnostika zu charakterisieren. Im Sommer 2010 wurde im Zuge einer grundlegenden Restrukturierung der Schwerpunkt des operativen Geschäfts von febit auf die Entdeckung und Validierung von microRNA-Biomarkern aus dem Blut in Zusammenarbeit mit Partnern aus der klinischen Forschung sowie der Diagnostik- und Pharma-Industrie gelegt. Als Konsequenz der strategischen Neuorientierung wurde das Unternehmen jetzt in „Comprehensive Biomarker Center GmbH" (CBC) umbenannt.

Nach dem gegenwärtigen Stand der Forschung geht es nicht um bestimmte microRNA-Moleküle, die für Krankheiten charakteristisch sind, sondern um Profile, das heißt unterschiedliche Muster in der Zusammensetzung und den Mengenverhältnissen vieler verschiedener microRNAs. Ein besonderer Vorteil der Methodik für die klinische Praxis liegt darin, dass microRNAs sehr stabile Moleküle sind. Die bei Krankheiten veränderten Expressionsprofile (Signaturen) bleiben sowohl in Formalin-fixierten, Paraffin-eingebetteten Gewebeproben als auch extrazellulär in den meisten Körperflüssigkeiten und Sekreten (Blut, Plasma, Serum, Urin, Speichel, Pleural- und Amnionflüssigkeit) erhalten. In zahlreichen Arbeiten der letzten Jahre wird das große Potenzial beschrieben, das microRNA-Analysen von nichtinvasiv gewonnenen Patientenproben (beispielsweise peripheres Blut oder Blutzellen) für die Diagnose von Krebskrankheiten sowie bestimmten Autoimmun- und Entzündungskrankheiten haben. CBC war, neben der schon erwähnten großen Multicenter-Studie an verschiedenen Tumoren, unter anderem auch an Studien zur microRNA-Diagnostik von Multipler Sklerose und akutem Myokardinfarkt beteiligt.

CBC bietet seine breite Expertise in der Erstellung und bioinformatischen Analyse von microRNA-Signaturen in pathologisch veränderten Situationen den Kooperationspartnern aus Klinik und Industrie für deren Biomarker-Studien an. Das Unternehmen kann auf einen Fundus von mehr als 4.000 für microRNA-Profiling aufgearbeitete Proben von Körperflüssigkeiten von Patienten zurückgreifen. Das Krankheitsspektrum umfasst zahlreiche Krebs-, Entzündungs- und Infektionskrankheiten sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen.

Selbstverständlich ist es notwendig, für eine gesicherte Diagnose weitere Merkmale heranzuziehen. Bei vielen Krankheiten sind genetisch bedingte Faktoren im Spiel; sie beeinflussen Krankheitsverlauf und Therapieerfolg. Genomische Biomarker können dazu wertvolle Informationen liefern. Bei Patienten mit systemischen Entzündungskrankheiten wie Multipler Sklerose hat man beispielsweise in Körperflüssigkeiten genetische und epigenetische Veränderungen in der DNA gefunden, die für die Krankheit selbst oder das Krankheitsstadium charakteristisch erscheinen. Mit seinen großen Erfahrungen in der Nukleinsäure-Analytik, insbesondere in Sequenzierungen der nächsten Generation (NGS), kann CBC seinen Kunden sowohl Analysen der DNA-Methylierungen als auch Sequenzierungen des Exoms anbieten. Das Exom ist jener Bereich des menschlichen Genoms, der für Proteine und andere funktionelle Produkte kodiert; er macht nur einen kleinen Bruchteil des gesamten menschlichen Genoms aus, ist aber für die allermeisten genetisch bedingten Krankheiten verantwortlich.

Einen vielversprechenden Ansatz stellt auch die Analyse des Transkriptoms dar, der RNA aller transkribierten Gene. Da das Transkriptom vom physiologischen oder pathologischen Zustand der Zellen abhängt, könnte beispielsweise das mRNA-Muster geeignete Biomarker von Krankheitszuständen liefern. So hat man schon bei rheumatoider Arthritis und chronischen Darmentzündungen krankheitsassoziierte Veränderungen im mRNA-Gehalt der mononukleären Zellen des peripheren Blutes (Lymphozyten und Monozyten) nachgewiesen, die bei den Darmkrankheiten Colitis ulcerosa und Morbus Crohn für eine molekulare Klassifikation genutzt werden konnten. Für Biomarker-Studien auf Transkriptom-Ebene bietet CBC eine breit gefächerte Palette von Dienstleistungen an – vom Nachweis einzelner RNA-Moleküle  über kodierende und nicht-kodierende Sequenzen, Splicing- und Mutationsanalysen bis hin zu einer genauen Quantifizierung des gesamten Transkriptoms.