Multi-Omics-Analysen

Die Biomarkerforschung ist für die präklinischen Arzneimittelentwicklungen unverzichtbar, da sie frühe und spezifische Indikatoren für die Wirksamkeit, die Toxizität oder die Krankheitsmechanismen liefert. So wird der Prozess der Arzneimittelentwicklung durch Anpassungen des Studiendesigns, der klinischen Translation und der Validierung deutlich beschleunigt. Sie entscheiden maßgeblich über den Erfolg präklinischer Studien – ein Bereich, in dem heute noch bis zu 50% der Arzneimittelkandidaten scheitern. Biomarker sind damit das entscheidende Bindeglied zwischen Forschung, Diagnostik und Therapie und bilden somit eine Grundlage der personalisierten Medizin.

Multi-Omics-Integration
Am AIT wird seit 20 Jahren an der Entwicklung biomarkerbasierter Diagnostik geforscht. Eine Besonderheit ist dabei die vollständige Integration von Genomik, Epigenomik, Transkriptomik, Proteomik, Immunomik sowie Mikrobiom- und Metabolitanalysen. Diese Multi-Omics-Plattform ermöglicht eine systemische Betrachtung biologischer Prozesse und ihre Übertragung in diagnostische beziehungsweise therapeutische Konzepte. Um die Datenqualität bei diesem Prozess der Biomarkersuche zu sichern, sind der Einsatz standardisierter Probenvorbereitungsmethoden und verifizierte Analyseverfahren ­­essentiell.

Die Validierung der molekularen Signaturen erfolgt mittels Multiplex-Assays, Hochdurchsatzverfahren und Sequen-ziertechnologien aus Körperflüssigkeiten, wie Blut oder Speichel („Liquid biopsy“) sowie der Entwicklung biologischer In-vitro-Modelle. Als weiterer unverzichtbarer Entwicklungsbaustein stehen für die komplexe Datenauswertung eine multimodale Bioinformatik mit KI-basierten Tools bereit.

Klinische Translation
Diese Biomarkerstudien werden durch minimalinvasive Entwicklungen von Point-of-Care-Systemen ergänzt, die in klinischen Studien präzise und patientennahe Anwendungen ermöglichen. Durch die Verbindung von Präanalytik, Multi-Omics und Point-of-Care-Entwicklungen entsteht ein durchgängiger Weg, der präklinische Erkenntnisse in klinisch belastbare Diagnostik- und Therapiekonzepte überführt. So können zum Beispiel die Ausfallraten in der Arzneimittelentwicklung gesenkt und personalisierte Ansätze effizient in die Versorgung integriert werden.

Das AIT konzentriert sich hier auf die technologische Umsetzung und den voll umfänglichen Systemansatz, der durch die enge Kooperationen mit wissenschaftlichen und industriellen Partnern abgedeckt wird. Diese Systemlösungen sind im Kontext der personalisierten Medizin unabdingbar und sichern durch innovative Ansätze die wissenschaftliche und kommerzielle Wettbewerbsfähigkeit des europäischen Life-Sciences-, Biotech- und Diagnostiksektors.

Dieser Gastbeitrag von Andreas Weinhäusel und Martin Jung, AIT Competence Unit Molecular Diagnostics ist dem Laborwelt-Spezial zum Thema Diagnostik in |transkript 3/2025 entnommen.