Wenn Erkrankungen entstehen und Medikamente in den Körper gelangen, verändert sich der Stoffwechsel: Manche Stoffe werden in stärkerem Maße gebildet als bisher, andere weniger, manche entstehen überhaupt nur im Krankheitsfall. Solche Veränderungen lassen sich messen; und die Messung gibt Hinweise auf bestimmte Erkrankungen oder darauf, ob eine Behandlung anschlägt oder nicht. Die Stoffe, deren Messung solche Aussagen über Krankheit und Behandlung erlauben, sind die Biomarker.

Zum Beispiel kann der Arzt bei Diabetikern mit dem so genannten Hämoglobin-A1c-Test (HbA1c) feststellen, ob der Blutzucker unter Kontrolle ist – und damit auch, ob der Patient ausreichend behandelt wird. Anders als eine Blutzuckermessung, wie Diabetiker sie mehrmals täglich vornehmen, zeigt dieser Test den mittleren Blutzuckerwert aus den vergangenen drei Monaten an und gibt damit an, ob der Blutzucker immer mal wieder zu hoch war. HbA1c ist roter Blutfarbstoff – Hämoglobin – an den sich Zuckermoleküle aus dem Blut binden können; dies geschieht umso öfter, je mehr Zucker im Blut ist. Sitzt der Zucker dort einmal fest, bleibt er dort für die gesamte Lebenszeit der roten Blutkörperchen von etwa 120 Tagen. Der HbA1c-Test misst nun den Anteil des Hämoglobins, an den Zucker gebunden ist.

Ist der Wert zu hoch, weiß der Arzt, dass er anders therapieren oder den Patienten besser schulen muss. Zahlreichen Studien zufolge geht eine über den HbA1c-Wert kontrollierte gute Blutzuckerkontrolle – beispielsweise durch Diät oder Medikamente – mit einer Senkung des Risikos von Folgeerkrankungen wie Augen-, Nieren- oder Nervenerkrankungen einher.

Ein weiterer häufig untersuchter Biomarker ist das prostataspezifische Antigen (PSA), denn es ist bei der Erkennung von Erkrankungen der Prostata von großem Nutzen. Das PSA ist ein Eiweiß, das nur von den äußeren Zellen der Prostata gebildet und in die Samenflüssigkeit abgegeben wird – dort sorgt es für deren Verflüssigung. In ganz geringen Mengen ist das PSA aber auch im Blut enthalten und dort messbar. Höhere Werte im Blut sind ein Indiz für Veränderungen der Prostata.

So können erhöhte PSA-Werte auf Prostatakrebs hinweisen – das ermöglicht eine frühzeitige Entdeckung und Behandlung der Erkrankung. Aber auch bei einer gutartigen Prostatavergrößerung, Prostataentzündungen sowie Harnwegsinfekten oder Druck auf die Prostata – beispielsweise durch häufiges Fahrradfahren – kann der PSA-Wert erhöht sein. Zudem gibt es individuelle Unterschiede, und mit zunehmendem Alter steigt der PSA-Wert bei vielen Männern auch ohne Erkrankung. Es kann sich aber auch ein Tumor entwickelt haben, ohne dass der PSA-Wert dies anzeigt – das ist bei etwa 20 Prozent der Patienten mit Prostatakrebs der Fall. Insofern ist der PSA-Wert bei der Diagnostik von Prostataerkrankungen zwar wertvoll, aber zunächst legt er nur eine Spur, die in jedem Fall mit weiteren Untersuchungen verfolgt werden muss.

Erst kürzlich haben Forscher der Universitäten Freiburg und Bonn neue Biomarker entdeckt, die bei Prostatakrebs eine Vorhersage über die weitere Entwicklung der Erkrankung ermöglichen. An der Aktivität zweier Moleküle, die im Krankheitsgeschehen eine wichtige Rolle spielen, lässt sich die Aggressivität des Tumors erkennen. Davon hängt ab, wie der Patient am besten behandelt werden sollte. Bislang konnten eine solche Abschätzung nur erfahrene Pathologen mit Hilfe mikroskopischer Untersuchungen des Prostatagewebes vornehmen – ein aufwendiges und häufig ungenaues Verfahren.

Seit einigen Jahren kann auch eine bestimmte Form des Brustkrebses dank eines Biomarkers ganz gezielt behandelt werden. Bei rund einem Viertel der Patientinnen sitzen auf den Brustkrebszellen bestimmte Moleküle – HER2-Rezeptoren genannt – besonders dicht. In diesem Übermaß sorgen sie dafür, dass sich die Zellen besonders schnell teilen und noch häufiger Metastasen entstehen als bei Patientinnen mit einer normalen HER2-Rezeptoren-Menge. Arzneimittelforscher haben aufbauend auf dieser Entdeckung ein Medikament entwickelt, das nun ganz gezielt Zellen, die viele solche Rezeptoren tragen, außer Gefecht setzt. Hier dient HER2 also als Biomarker für die konkrete Therapieentscheidung: Dann und nur dann, wenn Brustkrebszellen besonders viele HER2-Molekülen vorliegen, kann das Medikament zum Einsatz kommen.

In einigen Jahren wird ein Arzt wahrscheinlich sogar in der Lage sein, für jeden einzelnen Patienten anhand von genetischen Biomarkern – dem individuellen Aufbau bestimmter Gene – die Wirksamkeit und Verträglichkeit etlicher Arzneimittel vorauszusagen. Daraus kann er dann ableiten, welches Medikament er diesem Patienten in welcher Dosierung verordnen sollte und welches besser nicht.