Personalisierte Medizin · Wissen
Biomarker | die molekularen Hinweisgeber der modernen Medizin
Biomarker machen sichtbar, was im Körper eigentlich vor sich geht. Sie teilen Krankheiten in molekulare Subgruppen ein und entscheiden mit, welche Therapie zu welchem Menschen wirklich passt. Genau darauf baut die personalisierte Medizin auf.
01 | DEFINITION
Was ist ein Biomarker?
Ein Biomarker ist ein biologisches Merkmal, das sich verlässlich messen lässt. Blut, Gewebe, Bildgebung: alles kommt in Frage. Entscheidend ist, dass der Wert entweder einen normalen Vorgang oder eine krankhafte Veränderung anzeigt.
Neu ist das Konzept nicht. Fieber ist ein Biomarker, Blutzucker auch, ebenso das Cholesterin, das seit Jahrzehnten unsere Herz-Kreislauf-Prävention prägt. Wir kennen Biomarker aus dem Alltag, ohne sie beim Namen zu nennen.
Verändert hat sich vor allem die Tiefe. Genetische, proteinbasierte und bildgebende Marker beschreiben Krankheiten heute auf molekularer Ebene. In der Onkologie ist dieser Sprung besonders deutlich, weil aus Biomarkern dort im nächsten Schritt Tumormarker werden.
02 | ÜBERSICHT
Vier Arten von Biomarker: vier Aufgaben.
Welche Frage soll der Marker beantworten? Danach richtet sich die Einordnung: Krankheit erkennen, Therapie wählen, Verlauf einschätzen oder Wirkung kontrollieren.
Diagnostisch
01Erkennen eine Erkrankung oder grenzen einen Subtyp ab. Häufig der erste Marker, den man im Blick hat, wenn ein Verdacht im Raum steht.
Beispiel: PSA bei Verdacht auf Prostatakrebs
Prädiktiv
02Sagen voraus, ob eine bestimmte Therapie überhaupt anschlägt. Ohne diesen Marker bleibt die Therapieentscheidung im Prinzip Raten.
Beispiel: HER2-Status bei Brustkrebs
Prognostisch
03Zeigen, wie sich eine Erkrankung wahrscheinlich entwickelt, ganz unabhängig davon, was therapeutisch getan wird.
Beispiel: Ki-67-Proliferationsindex
Pharmakodynamisch
04Machen sichtbar, ob und wie stark ein Medikament biologisch wirkt. Praktisch immer dann, wenn man nicht bis zum klinischen Effekt warten will.
Beispiel: Tumorgrößenänderung im PET-CT
03 | ONKOLOGIE
Biomarker in der Krebsmedizin: von Biomarker zu Tumormarker.
In der Onkologie tragen Biomarker den Namen Tumormarker. Sie beschreiben einen Tumor molekulargenetisch und geben damit vor, welche zielgerichtete Therapie überhaupt wirken kann.
Bekannte Beispiele: HER2 beim Mammakarzinom, EGFR und ALK beim Lungenkarzinom, BRAF beim malignen Melanom. Ein einziger molekularer Befund entscheidet oft darüber, ob ein Medikament wirkt oder wirkungslos bleibt.
Eng damit verbunden ist die Companion Diagnostic, ein Test, der zu einer bestimmten Therapie dazugehört. Er prüft, ob die molekulare Voraussetzung erfüllt ist. In vielen Indikationen gehört die Standardtherapie für alle damit endgültig der Vergangenheit an.
Datenpunkt
Rund die Hälfte aller Biomarker entfällt auf die Onkologie.
Eingesetzt werden Biomarker in fast allen medizinischen Fachgebieten. Den mit Abstand größten Anteil beansprucht aber die Krebsmedizin. Grobe Schätzung zur Verteilung nach Therapiegebiet:
- Onkologie 50 %
- Andere Indikationen 23 %
- Herz-Kreislauf 7 %
- Muskel / Skelett 6 %
- Psychiatrie 6 %
- Immunologie 4 %
- Neurologie 4 %
04 | METHODEN
Wie werden Biomarker gemessen?
Blutproben
Schnell, wenig invasiv, beliebig wiederholbar. Für Verlaufskontrollen, Tumormarker oder Entzündungsparameter ist Blut das Standardmedium.
Gewebeproben
Biopsien liefern die molekulare Signatur eines Tumors. Häufig sind sie die eigentliche Grundlage für die Therapieentscheidung.
Bildgebung
PET-CT, MRT und CT machen funktionelle Biomarker sichtbar, etwa die Stoffwechselaktivität eines Tumors oder die Perfusion eines Organs.
Liquid Biopsy
Aus einer einfachen Blutentnahme wird zirkulierende Tumor-DNA analysiert. Damit lässt sich der Verlauf oft engmaschiger verfolgen als über wiederholte Gewebeproben.
05 | PRAXIS
Die 10 häufigsten Biomarker in der täglichen Praxis.
Ob Hausarztpraxis, Krankenhauslabor oder onkologische Ambulanz: diese Werte begegnen Ärzt:innen und Patient:innen fast jeden Tag. Manche stehen im Vordergrund, andere laufen still im Hintergrund mit.
- 01
HbA1c (Langzeitblutzucker)
Der HbA1c-Wert bildet den mittleren Blutzucker der vergangenen acht bis zwölf Wochen ab. Ab 6,5 % gilt in der Regel ein Diabetes als gesichert. Kein anderer Laborwert steuert die Therapieanpassung so unmittelbar.
- 02
LDL-Cholesterin
Für die Herz-Kreislauf-Prävention ist LDL die zentrale Stellschraube. Zu viel davon setzt sich in Gefäßwänden fest und schiebt das Infarkt- und Schlaganfallrisiko nach oben. Was der Zielwert im Einzelfall ist, hängt vom persönlichen Risikoprofil ab und wird individuell festgelegt.
- 03
Troponin (hs-cTnT/I)
In der Notaufnahme ist Troponin der Leitmarker bei jedem Verdacht auf Herzinfarkt. Schon kleinste Schäden an Herzmuskelzellen treiben den Wert an. Die hochsensitiven Assays haben die frühe Diagnostik regelrecht umgekrempelt.
- 04
CRP (C-reaktives Protein)
Ein Alleskönner bei Entzündungen. CRP steigt bei bakteriellen Infekten meist innerhalb weniger Stunden, bei viralen Infekten deutlich weniger. Das macht ihn zu einem der ersten Werte, die morgens durch fast jedes Krankenhauslabor laufen.
- 05
TSH (Thyreoidea-stimulierendes Hormon)
TSH ist der empfindlichste Suchtest für Schilddrüsenprobleme, oft lange vor spürbaren Symptomen. Über- und Unterfunktion lassen sich damit trennscharf einordnen. Zusätzlicher Vorteil: Auch die Dosis einer L-Thyroxin-Therapie wird darüber feinjustiert.
- 06
PSA (Prostataspezifisches Antigen)
PSA steht zwischen Früherkennung und Überdiagnose. Ein erhöhter Wert kann auf einen Tumor hinweisen, ebenso aber auf eine Prostataentzündung oder eine harmlose Vergrößerung. Deshalb zählt fast immer der Verlauf über die Zeit, nicht ein einzelner Messpunkt.
- 07
HER2 (Brustkrebs)
Der HER2-Status ist das Paradebeispiel für einen prädiktiven Marker. Bei etwa jeder fünften Brustkrebs-Diagnose ist HER2 überexprimiert, und dann kommen zielgerichtete Antikörper zum Einsatz. Ohne diesen Test wäre ein ganzer Therapiezweig blind.
- 08
EGFR / ALK (Lungenkarzinom)
Beim nicht-kleinzelligen Lungenkarzinom entscheiden EGFR-Mutationen oder ALK-Veränderungen, ob spezifische Tyrosinkinase-Inhibitoren in Frage kommen. Kein Marker, keine gezielte Therapie. Deshalb wird heute vor Therapiebeginn standardmäßig molekular getestet.
- 09
PD-L1
PD-L1 gibt einen Hinweis darauf, wie wahrscheinlich ein Tumor auf eine Immuntherapie mit Checkpoint-Inhibitoren reagiert. Bestimmt wird der Marker unter anderem bei Lungen-, Blasen- und Kopf-Hals-Tumoren, aber die Aussagekraft ist tumorabhängig und nicht immer eindeutig.
- 10
D-Dimere
D-Dimere entstehen beim Abbau von Blutgerinnseln. Ihr Hauptzweck: eine tiefe Venenthrombose oder Lungenembolie zuverlässig auszuschließen. Ein negatives Ergebnis nimmt in der Notaufnahme viel Druck aus der Situation, ein positives verlangt weitere Bildgebung.
06 | TUMORMARKER
Für welche Krebsarten gibt es Tumormarker?
Für längst nicht jede Krebserkrankung existiert ein etablierter Tumormarker. Die folgenden Beispiele haben sich im klinischen Alltag fest verankert, sei es zur Diagnose, zur Therapieentscheidung oder in der Verlaufskontrolle.
- 01
BrustkrebsHER2, ER/PR, CA 15-3
HER2 sowie die Hormonrezeptoren ER und PR entscheiden, welche Antikörper- oder Antihormontherapie überhaupt Sinn ergibt. CA 15-3 spielt eher im Verlauf eine Rolle, vor allem bei fortgeschrittener Erkrankung. Ohne diese Marker gäbe es keine differenzierte Therapie beim Mammakarzinom.
- 02
ProstatakrebsPSA
PSA ist Früherkennungswert, Diagnosestütze und Verlaufsparameter in einem. Aussagekräftig wird er vor allem durch den Verlauf über die Zeit. Ein einzelner erhöhter Wert reicht selten, um eine Entscheidung zu treffen.
- 03
DarmkrebsCEA, KRAS/NRAS/BRAF, MSI
CEA ist der klassische Nachsorge-Marker nach Operation. Für die Therapiewahl im metastasierten Stadium zählen dagegen KRAS, NRAS, BRAF und die Mikrosatelliteninstabilität. Erst der molekulare Status entscheidet über den Einsatz zielgerichteter Therapien oder einer Immuntherapie.
- 04
Lungenkrebs (NSCLC)EGFR, ALK, ROS1, PD-L1
Kaum ein Feld ist so stark biomarkergetrieben wie das nicht-kleinzellige Lungenkarzinom. Ohne molekulare Testung wird heute in der Regel nicht therapiert, weil die Bandbreite von Tyrosinkinase-Inhibitoren bis Checkpoint-Blockade komplett davon abhängt.
- 05
EierstockkrebsCA 125, BRCA1/2, HRD
CA 125 begleitet Diagnose und Verlauf. Der eigentliche Sprung nach vorne kam mit BRCA1/2 und dem HRD-Status: Frauen mit passendem molekularem Profil profitieren von PARP-Inhibitoren, für die vor wenigen Jahren noch keine Therapieoption existierte.
- 06
BauchspeicheldrüsenkrebsCA 19-9
Im Alltag ist CA 19-9 vor allem der Verlaufsmarker beim Pankreaskarzinom. Er hilft bei der Therapieüberwachung und beim frühen Erkennen von Rezidiven. Zum Screening bei Gesunden taugt er nicht.
- 07
LeberzellkarzinomAFP
Alpha-Fetoprotein wird ergänzend zur Bildgebung genutzt. Besonders relevant ist er bei Menschen mit Leberzirrhose, weil hier das Risiko für ein hepatozelluläres Karzinom deutlich erhöht ist.
- 08
HodenkrebsAFP, β-hCG, LDH
Wenige Tumormarker sind so aussagekräftig wie das Trio AFP, β-hCG und LDH bei Keimzelltumoren. Diagnose, Stadieneinteilung und Nachsorge stützen sich unmittelbar auf diese Werte. Genau deshalb gilt Hodenkrebs auch als Musterbeispiel für den klinischen Nutzen von Tumormarkern.
Wichtig zu wissen: Ein Tumormarker allein ersetzt keine Diagnose. Er wird immer zusammen mit Bildgebung, Histologie und dem klinischen Gesamtbild bewertet.
07 | BEDEUTUNG
Vom „one size fits all" zur Therapie, die zu Ihnen passt.
Der Grundgedanke ist einfach. Eine Erkrankung wird über Biomarker in kleinere, molekular ähnliche Gruppen zerlegt. Behandelt wird dann nicht mehr das Etikett auf der Akte, sondern das biologische Profil dahinter. Idealerweise mit besserer Wirkung und weniger unnötigen Nebenwirkungen.
Personalisierte Medizin meint deshalb nicht eine Extra-Therapie für jede einzelne Person. Gemeint ist die passende Therapie für die passende Gruppe, ausgewählt auf Basis dessen, was sich tatsächlich messen lässt.
08 | HÄUFIGE FRAGEN
Häufig gestellte Fragen zu Biomarker
Was ist ein Biomarker?
+
Kurz gesagt: ein messbares Signal des Körpers. Es kann aus dem Blut kommen, aus einer Gewebeprobe oder aus der Bildgebung. Was zählt, ist die Aussagekraft: Läuft etwas normal, hat sich etwas verändert, wirkt eine Therapie so, wie sie soll?
Welche Arten von Biomarker gibt es?
+
In der Praxis sind vier Kategorien üblich. Diagnostische Marker helfen beim Erkennen einer Erkrankung, prädiktive sagen die Wirkung einer Therapie voraus, prognostische geben Hinweise auf den Verlauf, pharmakodynamische zeigen, ob ein Medikament tatsächlich wirkt. Manche Marker fallen sogar in mehrere Kategorien gleichzeitig.
Was ist der Unterschied zwischen Biomarker und Tumormarker?
+
Jeder Tumormarker ist ein Biomarker, aber nicht umgekehrt. Tumormarker sind der Ausschnitt, den die Onkologie besonders intensiv nutzt: HER2 beim Brustkrebs, PSA bei der Prostata, PD-L1 bei der Immuntherapie. Der Oberbegriff Biomarker ist breiter und deckt jede Fachrichtung ab.
Was sind Tumormarker?
+
Tumormarker charakterisieren die biologischen Eigenschaften eines Tumors. Sie beantworten die entscheidende Frage: Welche zielgerichtete Therapie kann bei dieser konkreten Erkrankung überhaupt wirken? Beispiele reichen von HER2 über EGFR bis zur Mikrosatelliteninstabilität.
Wie werden Biomarker gemessen?
+
Meistens aus Blut, Urin oder einer kleinen Gewebeprobe. Bildgebende Verfahren wie PET-CT ergänzen das Bild dort, wo Funktion sichtbar werden muss. Neuer und immer häufiger im Einsatz: die Liquid Biopsy, bei der Tumor-DNA direkt aus dem Blut analysiert wird.
Was ist eine Companion Diagnostic?
+
Ein Test, der zu einem bestimmten Medikament dazugehört. Bevor die Therapie startet, prüft er, ob der passende molekulare Marker vorliegt. Ohne den Nachweis wird die Therapie in aller Regel nicht eingesetzt. So einfach das klingt, so grundlegend hat es die moderne Onkologie verändert.
Warum sind Biomarker für die personalisierte Medizin wichtig?
+
Weil sie aus einer großen Diagnose viele kleine, molekular definierte Erkrankungen machen. Zwei Frauen mit derselben Brustkrebs-Diagnose können völlig unterschiedliche Therapien brauchen, je nachdem, was der Biomarker sagt. Genau darum geht es bei personalisierter Medizin: die richtige Therapie für die richtige Gruppe, nicht eine für alle.
Sind Biomarker nur in der Krebsmedizin relevant?
+
Nein, wirklich nicht. Cholesterin steuert die Herz-Kreislauf-Prävention, HbA1c den Diabetes, Troponin die Notaufnahme. In der Onkologie ist die Dichte an molekularen Markern am höchsten, aber der Alltag der Medizin ist längst voll davon.
Quellen & Hinweis
- European Medicines Agency (EMA) – Glossary: Biomarker. ema.europa.eu/en/glossary/biomarker
- Scagliotti G et al. Eur J Cancer 2012; 48: 961–97.
- Deutsche Krebsgesellschaft: Personalisierte Krebsmedizin – Für jeden Patienten die richtige Medizin. krebsgesellschaft.de (zuletzt abgerufen am 25.03.2019).
- U.S. Department of Health and Human Services, Food and Drug Administration: Guidance for Industry and FDA Staff – Qualification Process for Drug Development Tools, 2014. fda.gov (PDF) (zuletzt abgerufen am 20.03.2019).
- Biomarkers Definitions Working Group: Biomarkers and surrogate endpoints: preferred definitions and conceptual framework. Clin Pharmacol Ther 2001; 69: 89–95.
- Verband Forschender Arzneimittelhersteller (vfa) e.V.: In Deutschland zugelassene Arzneimittel für die Personalisierte Medizin (2019). vfa.de (zuletzt abgerufen am 25.03.2019).
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