Bei der Medikamenten-Entwicklung müssen enorme Datenmengen verarbeitet werden. Eine neue Plattform verknüpft dieses Wissen.
Die Entwicklung neuer Medikamente dauert im Schnitt zehn Jahre. Da will man als Forscher zu Beginn der Entwicklung nicht Monate investieren, um die Arznei und ihre Wirkung mühsam in hunderten Datenbanken zu recherchieren. „Es gibt unzählige frei zugängliche Datenbanken, in denen man Substanzen, Gene, Proteine etc. nachschlagen kann. Wir ertrinken quasi in Informationen“, sagt Gerhard F. Ecker, Leiter der Forschungsgruppe Pharmako-Informatik an der Uni Wien: „Man kann etwa Informationen suchen, welche chemischen Verbindungen lebertoxisch sind oder wie eine Lebertoxizität entstehen kann. Doch jede Datenbank basiert auf einem anderen Format.“ Daher mussten Forscher bisher ihre Suchanfrage hundertfach in die Register tippen und dann die Ergebnisse langwierig sichten: Vieles war doppelt und dreifach da, andere Infos fand man gar nicht.
„Vor einigen Jahren machte die Innovative Medicine Initiative, IMI, eine Public-Private-Partnership der EU mit der Pharmaindustrie, eine Analyse, wo es in der Arzneistoff-Entwicklung wirklich hapert“, erzählt Ecker. Man wollte wissen, wo man „präkompetitiv“ zusammenarbeiten kann, ohne dass sich die Pharmafirmen gegenseitig ihre Erfindungen stehlen. Immerhin sind unter dem Dachverband der europäischen Pharmaindustrie EFPIA alle großen Player vereint. Im aktuellen Projekt sind 22 Partner, davon 14 europäische Universitäten und Firmen wie Pfizer, GlaxoSmithKline, Novartis, AstraZeneca und Merck vertreten.
Als verbesserungswürdig hat sich das Knowledge-Management erwiesen. Ecker: „Jede Pharmafirma muss bisher intern die Informationen aus hunderten Datenbanken verknüpfen.“ Das Projekt Open-Phacts soll diese Lücke schließen: „Wir wollen keine Superdatenbank sein, sondern die bisherigen Datenbanken bleiben, wo sie sind. Unser Konzept ist, einen Triple-Store zu etablieren.“
Was gibt es denn in einem „Triple-Geschäft“? „Triples sind Kernaussagen, die aus drei semantischen Teilen bestehen: Subjekt, Prädikat und Objekt“, erläutert Ecker: „Solche Suchen sind in der Bioinformatik schon üblich, bei Datenbanken mit chemischen Verbindungen aber nicht.“ Ein klassisches Triple wäre: „Malaria (Subjekt) wird übertragen (Prädikat) von Stechmücken (Objekt).“ Diese Information findet man mehr als fünftausendmal in verschiedensten Variationen in der Literatur, im Triple-Store wäre sie dann nur einmal enthalten. Das allein führt schon zu einer deutlichen Reduktion der Informationsflut. Eigentliches Ziel des Projektes sind jedoch Befehle wie: „Gib mir alle Substanzen, die mit Lebertoxizität in Verbindung gebracht werden und deren Aktivität auf alle Transportproteine in der Leber.“ Solch komplexe Anfragen kann man bisher nicht in wissenschaftliche Datenbanken eintippen – und findet nur schwer das Wissen dazu.
Bei chemischen Verbindungen stehen auch quantitative Informationen im Vordergrund: welche Kennwerte bzw. Dosis diese oder jene Substanz hat. „Open-Phacts soll sowohl qualitative wie auch quantitative Informationen bieten, hier werden Literatur-, Chemie- und Bioinformatik-Datenbanken verknüpft.“ Das Forschungsteam arbeitet nun an der Erstellung der „Triple-Wörterbücher“: Als Hauptwörter dienen etwa: Malaria, Alzheimer, Substanz A, Protein B, Gen C etc. Die Wörterbücher für die Zeitwörter sind: wird aktiviert, wird übertragen, ist löslich, ist inaktiv usw. „Dabei haben wir das große, eigentlich unlösbare Problem der Nomenklatur-Standards. Während vor 30, 40 Jahren noch ein Monopol vorgab, wie Verbindungen benannt werden, gibt es das heute nicht mehr“, so Ecker. In seinem Forschungsbereich heißt z.B. ein Protein in einer Datenbank p-Glykoprotein, in einer anderen ABCB1 und in noch einer anderen Benennung MDR1. „Wir brauchen nun ein Wörterbuch, das uns sagt, dass alle diese Namen dasselbe Protein bezeichnen.“
Wichtig ist den Betreibern, dass Open-Phacts all das kann und offen für jeden zugänglich ist: „Schickt man die Suchanfrage an unser System, so holt es die Informationen aus allen verknüpften Datenbanken und liefert eine Antwort – und nicht hundert verschiedene Antworten.“ Die Hoffnung ist, dass dieser Open-Access- und Open-Source-Ansatz das Projekt permanent wachsen lässt – ähnlich wie beim Open-Source-Vorzeigeprojekt Linux. „Die Community arbeitet ständig daran und es muss auch möglich sein, dass Firmen damit Geld machen können.“ Ecker schweben etwa Start-Up-Unternehmen vor, die den großen Pharmafirmen anbieten, deren Suche zu übernehmen: „Also Spezialisten, die genau nach dem suchen, was die Industrie braucht, und dafür komplette Geheimhaltung garantieren. Sonst würde ja kein Pharmaunternehmen nach chemischen Verbindungen suchen, wenn dann jeder erfährt, woran die momentan interessiert sind.“
Klappt in dem dreijährigen Projekt alles, dann müssten in Zukunft die Anbieter von Datenbanken „scharf drauf sein, ihre Daten mit Open-Phacts zu verknüpfen“, sagt Ecker, „auch kommerzielle Anbieter“.
Denn an diesem Modell wird gerade ebenso gearbeitet, so dass die Suchmaschine dann z.B. als Information ausspuckt: „Zu dieser Frage wurden 7000 Treffer in Open-Access-Datenbanken gefunden. Weitere 2000 Treffer finden Sie in kostenpflichtigen Datenbanken. Wenn Sie Zugang möchten, geben sie bitte hier Ihre Kreditkartennummer ein.“ Oder so ähnlich. „Jedoch machen uns derzeit schon die Lizenzen der frei zugänglichen Datenbanken zu schaffen: Jede hat ein eigenes Lizenzmodell, wie die Informationen verarbeitet werden dürfen. Denn auch bei Open-Access darf man nicht mit den Ergebnissen machen, was man will.“
Open-Phacts
Die EU-Kommission hat mit der Pharmaindustrie eine „Public-Private-Partnership“ namens „Innovative Medicines Initiative“ (IMI) gegründet.
Open-Phacts vereint 22 Partner: europäische Universitäten und Pharmafirmen (Gesamtvolumen 16 Mio. Euro). Die Rohversion der Arzneimittel-Suchmaschine Open-Phacts soll in einem Jahr online gestellt werden.
("Die Presse", Print-Ausgabe, 04.09.2011)