Der Risikoermittler
Richtig interessant wird es für Tobias Pischon erst, wenn er möglichst viele Menschen vergleichen kann. Er führt epidemiologische Studien durch, sammelt und durchforstet gezielt Datensätze zum Gesundheitszustand großer Bevölkerungsgruppen. So will er herausfinden, wie oft chronische Krankheiten auftreten, welche Veränderungen im Körper gesund und welche schon krankhaft sind – und wie genau verschiedene Risikofaktoren zusammenspielen, wenn wir erkranken.
Ein geringes Einkommensniveau und ein niedriger Bildungsstand zum Beispiel können bei Frauen das Risiko für Herzkreislauferkrankungen stärker erhöhen als bei Männern. Das hat Pischon auf Basis der Daten der NAKO-Gesundheitsstudie gezeigt, für die sich bundesweit mehr als 200.000 Teilnehmende aller Altersstufen und Bevölkerungsschichten regelmäßig durchchecken lassen. Es ist die umfassendste epidemiologische Langzeitstudie zur Erforschung von Zivilisationskrankheiten in Deutschland.
Pischon ist molekularer Epidemiologe. Er schaut nicht allein auf Statistiken, sondern auch auf molekulare Marker, also Stoffe, die sich im Gewebe oder im Blut nachweisen und messen lassen. Dazu führt er Studien durch, in denen molekulare Daten umfassend und strukturiert erhoben werden. „Wir erforschen zum Beispiel, welchen Einfluss Adipositas-Biomarker wie Adiponectin bei Fettleibigkeit auf das Krankheitsrisiko haben“, sagt Professor Tobias Pischon. Am Max Delbrück Center leitet er die Arbeitsgruppe Molekulare Epidemiologie. Ist der Adiponectin-Wert niedrig, ist das Risiko für Stoffwechselstörungen wie Diabetes Typ 2 oder Herzinfarkt erhöht.
Zusammen mit statistischen Daten können molekulare Marker helfen, die Ursachen von Krankheiten auf Bevölkerungsebene besser zu verstehen, vorherzusagen und zu vermeiden. Epidemiologische Daten werden daher als Evidenzbasis für medizinische Empfehlungen oder gesundheitspolitische Entscheidungen immer bedeutender. Zudem bilden sie die Basis für Modelle, die künftig auch mit Hilfe Künstlicher Intelligenz und maschinellen Lernens immer präzisere Vorhersagen zur Gesundheit einzelner Menschen machen sollen.
Lange Zeit hat sich die Epidemiologie vor allem mit Infektionskrankheiten befasst. Heute stehen zunehmend nicht übertragbare Krankheiten im Fokus – etwa Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Krebs. So habe Lungenkrebs in vielen Industrienationen im 20. Jahrhundert epidemieartig zugenommen, sagt Pischon, parallel mit der Verbreitung des Rauchens. Derzeit steigen die Zahlen für Fettleibigkeit und damit verbundene Stoffwechselstörungen enorm an. Für Deutschland zeigen die epidemiologischen Daten der NAKO-Studie, dass 24 Prozent der Männer und 21 Prozent der Frauen adipös sind.
Molekulare Signaturen für die personalisierte Prävention
Einer der molekularer Biomarker, für die sich Pischon besonders interessiert, ist der Entzündungsmarker CRP. Epidemiologische Untersuchungen belegen: Wer keine akute Infektion hat und trotzdem einen erhöhten CRP-Spiegel, etwa aufgrund von Fettleibigkeit, weist ein gesteigertes Risiko für Herzinfarkt und Diabetes auf. „Wir konnten auch zeigen, dass hohe CRP-Werte mit Dickdarmkrebs in Verbindung stehen“, sagt Pischon. „Denn Entzündungen im Körper begünstigen das Auftreten chronischer Krankheiten.“
Doch ist eine Entzündung, die Dickdarmkrebs verursachen kann, die gleiche, die das Herzinfarktrisiko steigen lässt? Neue Hochdurchsatzverfahren der Proteomik erlauben es, Blutproben auf einen Schlag nach vielen unterschiedlichen Entzündungsmarkern zu durchleuchten – und neben dem CRP vielleicht auf weitere zu stoßen, die das Risiko für bestimmte Krankheiten erhöhen oder senken. Pischons Ziel ist es, auf diese Weise molekulare Signaturen – also Kombinationen von Biomarkern – für unterschiedliche Erkrankungen wie Diabetes, Krebs oder Herzkreislauf-Erkrankungen zu ermitteln.
„Wir hoffen, dass uns dies eine genauere Risikoeinschätzung und eine personalisierte Prävention ermöglicht“, sagt Pischon. „Die Biomarker kann man außerdem nutzen, um neue Therapien zu entwickeln und deren Wirkung zu überprüfen.“ Sind sie einmal bekannt, beobachten Epidemiolog*innen in Langzeitstudien, wie Medikamente die Werte über die Zeit beeinflussen.
Der Reiz der Logik
Der Weg zur Epidemiologie führte für Tobias Pischon über die Laborbank. „Als Medizinstudent wollte ich unbedingt experimentell arbeiten. Aber schon während meiner Doktorarbeit habe ich festgesellt, dass mir das nicht ausreicht“, erinnert er sich. An der Freien Universität Berlin ging er der Frage nach, ob die Aufnahme von Kochsalz nach einer Nierentransplantation Bluthochdruck verursachen kann. Bald darauf zog es ihn zu klinischen Studien. Er wollte herausfinden, ob fettleibige Menschen angepasste Dosierungen für ihre Blutdrucksenker brauchen.
Die Epidemiologie eroberte Pischon sich bei einem Aufbaustudium zu Public Health an der Technischen Universität Berlin. Für seine Masterarbeit untersuchte er, ob die Aufnahme von Omega-3-Fettsäure das Auftreten von Diabetes Typ 2 in der Bevölkerung senken kann. Kurz darauf trat er eine Postdoc-Stelle an der Harvard T.H. Chan School of Public Health in Boston an, erforschte, wie sich die Aufnahme von Omega-3- und Omega-6-Fettsäuren auf den Entzündungsspiegel auswirken. „Wir konnten zeigen, dass Personen, die durch die Ernährung besonders viel Omega-3 und Omega-6 aufnahmen, die niedrigsten und damit günstigsten Entzündungsspiegel aufwiesen“, sagt er. Damals war der Biomarker Adiponectin gerade entdeckt worden. Pischon entwarf also Studien zum Zusammenhang von Adiponectin, Fettleibigkeit und Herzkreislauf-Erkrankungen.
Die Epidemiologie ließ ihn nicht mehr los. „Mich fasziniert die Logik, auf der sie basiert“, sagt Pischon, der immer schon ein Faible für mathematische Zusammenhänge hatte. Zurück in Deutschland untersuchte er am Deutschen Institut für Ernährungsforschung (DIfE) in Potsdam den Zusammenhang von Adiponectin und Dickdarmkrebs auf der Basis der epidemiologischen EPIC-Studie, die einen Fokus auf die Beziehung zwischen Ernährung und Krebs legt. Er habilitierte an der Charité – Universitätsmedizin Berlin zu Adipositas-Biomarkern und Herz-Kreislauf-Erkrankungen und ging 2010 schließlich ans Max Delbrück Center. Hier baute er nicht nur die erste Arbeitsgruppe zur Epidemiologie auf, sondern auch die im Entstehen befindliche NAKO-Studie. Deren Studienzentrum für Berlin-Nord leitet er seither, seit 2018 ist er auch im wissenschaftlichen Vorstand des bundesweiten Vereins.
Eine molekulare Zeitreise in frühe Phasen einer Krankheit
Die NAKO-Gesundheitsstudie ist heute Pischons wertvollste Datenbasis. Allein im Berliner Raum lassen sich 30.000 Proband*innen regelmäßig befragen und untersuchen. Die Forscher*innen messen unter anderem das Gewicht und den Blutdruck, sie nehmen Blut und Urin ab und erheben mittels Fragebögen und Interviews Daten zu Ernährungsweisen und Lebensstil. Untergruppen untersuchen sie aufwendiger, nutzen etwa Magnetresonanztherapie (MRT), um Veränderungen bei der Dicke der Herzwände oder der Ansammlung von Fett um die inneren Organe zu beobachten. Eine App ermöglicht es, Informationen zu akuten Infektionskrankheiten zu erheben.
Seit 2014 schafft die NAKO-Studie so nach und nach eine umfangreiche Datenbank, die allen Forschenden der Europäischen Union offensteht. „Epidemiolog*innen sammeln über Jahre hinweg Daten und Proben, um diese dann auszuwerten“, sagt Pischon. „Die NAKO-Studie ist jetzt so weit, dass wir den Fokus zunehmend auf die Datenanalyse legen können.“
Die meisten der Blut- und Urinproben der Berliner Studienteilnehmenden lagern bei unter minus 160 Grad in der Gasphase von flüssigem Stickstoff in einer Biobank auf dem Campus Buch. Es ist ein mit neuester Technik ausgestattetes Gebäude, das Pischon mit konzipiert hat. Forschende können die in kleinste Dosen aufgeteilten Proben automatisiert hervorholen lassen – und für ihre Forschung zum Beispiel mit der Proteom-Analyse befragen. Die Biobank ist gewissermaßen eine kritische Infrastruktur der epidemiologischen Forschung in Berlin. Denn während neue Studien viele Jahre laufen müssen, bis Teilnehmende erstmals erkranken, sind bei den Teilnehmenden der NAKO-Studie nach gut zehn Jahren bereits chronische Erkrankungen dokumentiert. So haben bereits 2,8 Prozent der Männer und 0,6 Prozent der Frauen einen Herzinfarkt erlitten.
„Über die Zeit können wir erfassen, welche Teilnehmerinnen und Teilnehmer gesund bleiben, welche Personen eine Krankheit neu entwickeln oder bei wem sich Ereignisse wie ein Herzinfarkt wiederholen“, sagt Pischon. „So können wir erkennen, welche Faktoren mit dem Auftreten von Krankheiten oder Ereignissen in Beziehung stehen.“ Die Proben ermöglichen eine molekulare Zeitreise in die frühesten Phasen der Krankheitsentstehung.
Pischon schaut jedoch auch auf äußere Einflüsse wie Ernährung, Umwelt und Lebensstil. Daten zu sportlicher Aktivität ermitteln Bewegungssensoren. Geodaten erlauben die Berücksichtigung von Umweltfaktoren wie der Feinstaubbelastung. Zudem lässt Pischon Genanalysen in die Betrachtung einfließen. „Wir untersuchen, ob erhöhte Spiegel von Biomarkern wie Adiponectin mit bestimmten Genvariationen verbunden sind“, sagt Pischon. Mit Hilfe ausgefeilter statistischer Methoden und Modelle lassen sich Rückschlüsse auf die Rolle der Gene für das persönliche Krankheitsrisiko ziehen.
Ein wichtiger Nutzen all der epidemiologischen Daten ist für Pischon die molekulare Prävention. „Häufig setzt die Therapie erst ein, wenn die Krankheit schon da ist“, sagt er. „Wenn man Krankheitsfaktoren in der Bevölkerung erfasst, kann man Risikopatient*innen früher ermitteln und diese dann engmaschig beobachten. Dann kann man handeln, bevor der Krebs oder der Herzinfarkt da ist.“ In Zukunft müsse der Fokus auf dieser personalisierten und von Künstlicher Intelligenz unterstützten Primärprävention liegen. „Wir müssen die Frage stellen, was den Menschen grundsätzlich gesund erhält.“
Text: Mirco Lomoth
