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Krebsforschung: Ursachen aufklären, Diagnose und Behandlung weiterentwickeln

Was begünstigt die Entstehung von Krebs? Wie kann man Krebs vorbeugen, wie eine Erkrankung schnell und sicher diagnostizieren und behandeln? Krebsforschung hat viele Ziele, und diese Forschung benötigt Zeit. Die Suche nach Risikofaktoren und Möglichkeiten der Krebsvorbeugung setzt umfangreiche Laborstudien und aufwändiges Beobachten großer Bevölkerungsgruppen voraus. Bevor neue Verfahren oder Arzneimittel Patienten zur Verfügung stehen, prüfen Forscher sie in umfangreichen Untersuchungen im Labor auf Wirkungen und Nebenwirkungen.
Über Methoden und Ablauf wissenschaftlichen Forschens informiert der folgende Text des Krebsinformationsdienstes. Die Informationen richten sich an alle, die sich über Grundlagenforschung und vorklinische Krebsforschung informieren möchten. Interessierte und Fachkreise finden Hinweise auf weiterführende Informationen und genutzte Quellen.

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Genutzte Quellen und Links

Genutzte Quellen sind nach Möglichkeit direkt im Text verlinkt; eine weitere Zusammenstellung findet sich zudem am Ende des Textes "Forschen für den Menschen: So laufen klinische Studien ab". Ebenfalls verlinkt sind Informationen, die weitere Hintergründe zum Thema bieten oder verwandte Aspekte beleuchten.

Kurz erklärt: Wissenschaftliche Forschung

"Forschung" bezeichnet die systematische Suche nach neuen Erkenntnissen. Es gibt mehrere Möglichkeiten, die verschiedenen Phasen des Forschungsprozesses zu untergliedern. Man unterscheidet zum Beispiel Grundlagenforschung von translationaler und angewandter Forschung:

"Grundlagenforschung" dient allgemein der Wissenserweiterung. Dazu gehört zum Beispiel in der Krebsforschung, Unterschiede zwischen gesundem Gewebe und Tumorzellen sowie grundlegende Abläufe bei Krebsentstehung und Krebswachstum zu verstehen. Eine praktische Anwendung oder ein unmittelbarer Nutzen der Ergebnisse stehen zunächst nicht im Vordergrund. Die gewonnenen Erkenntnisse bilden jedoch die Grundlage für alle folgenden Entwicklungen: Versteht man die Erkrankung Krebs besser, lassen sich aus diesen Erkenntnissen auch neue Diagnose- und Behandlungsstrategien erschließen.
"Translationale Forschung" hat die Aufgabe, Erkenntnisse aus der Grundlagenforschung weiterzuentwickeln, um sie für den Menschen direkt nutzbar zu machen, zum Beispiel durch die Herstellung eines neuen Arzneimittels auf der Basis neuer Erkenntnisse zur Tumorbiologie.
"Anwendungsorientierte Forschung", angewandte Forschung, oder auch "Zweckforschung" verfolgt von Beginn an den praktischen Nutzen und meist auch eine wirtschaftliche Verwertung von Erkenntnissen. Durch anwendungsorientierte Forschung entstehen zum Beispiel verbesserte Geräte zur bildgebenden Krebsdiagnostik, etwa optimierte Computertomographen, zielgenauer steuerbare Anlagen zur Bestrahlung, oder auch Labortests für den Einsatz in Arztpraxis und Klinik. In der Medizin unterscheidet man zudem "vorklinische Forschung", die im Labor zum Beispiel mit Zellkulturen oder an Tieren durchgeführt wird, und "klinische Forschung" oder klinische Studien, also Prüfungen neuer Verfahren an Patienten oder freiwilligen Gesunden. Insbesondere für die Suche nach Krebsrisikofaktoren sind die sogenannten epidemiologische Studien wichtig: Dabei handelt es sich um die Beobachtung mehr oder weniger großer Bevölkerungsgruppen, um Hinweise auf Zusammenhänge zu erhalten, zum Beispiel zwischen bestimmten Lebensumständen und der Zahl auftretender (Krebs-)Erkrankungen.

Krebsforschung: Wer forscht, wer finanziert?

Krebsforschung findet an Universitäten statt, an Universitätskliniken und auch großen Krankenhäusern anderer Träger. Mediziner und Wissenschaftler vieler weiterer Fachrichtungen forschen zudem an außeruniversitären Einrichtungen, vor allem den Instituten der Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren, der Max-Planck-Gesellschaft e. V. oder der Fraunhofer Gesellschaft. Zur Helmholtz-Gemeinschaft gehört auch das Deutsche Krebsforschungszentrum Heidelberg (DKFZ), die größte biomedizinische Forschungseinrichtung in Deutschland. Ihre einzige satzungsgemäße Aufgabe ist es, "Krebsforschung zu betreiben", mehr dazu unter www.dkfz.de/de/dkfz/satzung.html.

Auch Bundesinstitutionen betreiben und fördern Forschung zu krebsbezogenen Themen, darunter beispielsweise die Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA), das Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR) oder das Bundesamt für Strahlenschutz (BfS). Beim Robert-Koch-Institut ist das Zentrum für Krebsregisterdaten angesiedelt.

Und nicht zuletzt wird in der Industrie geforscht, vom Großkonzern bis zum mittelständischen und manchmal auch kleinen Unternehmen.

Alle Forschungseinrichtungen oder einzelne Gruppen solcher Einrichtungen gehen oftmals Kooperationen untereinander ein, nicht nur innerhalb Deutschlands, sondern auch über europäische und internationale Grenzen hinweg. Sie beantragen beispielsweise Fördergelder, um gemeinsam an einem Thema zu arbeiten. Vermittler von Kooperationen zum Beispiel in klinischen Studien sind auch die medizinischen und wissenschaftlichen Fachgesellschaften, denen viele Ärzte und Forscher in Deutschland angehören.
Auch die Zusammenarbeit mit der Industrie gehört für die Weiterentwicklung praxisbezogener Ansätze zum Alltag. So wird auch die Finanzierung von Forschung durch alle Ebenen und Verbünde verteilt.

Bund und Länder stellen in Deutschland Mittel bereit, um Forschung zu finanzieren, zum Beispiel über das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF), das Bundesministerium für Gesundheit (BMG) und je nach Thema auch durch weitere Ministerien. Auch die Europäische Union fördert Forschungsvorhaben in allen Wissenschaftsgebieten. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) sowie Stiftungen oder spendenfinanzierte Organisationen wie zum Beispiel die Stiftung Deutsche Krebshilfe bieten Förderprogramme an.

Mit diesen Formen der Förderung sind nicht-kommerzielle Studien möglich, die sogenannten "Investigator Initiated Trials" (IIT, englisch für "Prüfer-initiierte Studien"). Mit Mitteln von Bund, Land, EU oder unabhängigen Institutionen können Wissenschaftler auch Themen bearbeiten, bei denen ein zukünftiger wirtschaftlicher Gewinn nicht zu erwarten ist.
Gelder für Auftragsforschung stammen oftmals von der Industrie, zum Beispiel von pharmazeutischen Unternehmen. Geht es um die letzten Phasen der Arzneimittelprüfung, bevor ein neues Produkt auf den Markt kommt, kommen die Mittel dafür in der Regel vom Hersteller.

Nur ausnahmsweise sind Krankenversicherungen an der Studienfinanzierung beteiligt: Die Beiträge Versicherter sollen vorrangig ihrer Versorgung mit geprüften Verfahren zu Gute kommen, dies ist im Sozialgesetzbuch festgelegt. Die Kosten für experimentelle Behandlungen und Studien dürfen die Kassen normalerweise deshalb nicht übernehmen.

Epidemiologische Studien: Auf der Suche nach Zusammenhängen

Eine wichtige Aufgabe der Krebsforschung ist die Suche nach Krebsauslösern und nach Möglichkeiten der Krebsvorbeugung: Was macht den einen Menschen krank, was hält den anderen gesund? Welchen Nutzen hat ein bestimmter Lebensstil? Um diese Fragen zu klären, untersuchen Wissenschaftler potenziell gefährliche oder möglicherweise nützliche Substanzen und Faktoren nicht nur im Labor, an Zellkulturen und im Tierversuch. Mindestens ebenso wichtig ist die Beobachtung großer Bevölkerungsgruppen in sogenannten epidemiologischen Studien.

In epidemiologischen Studien untersuchen Wissenschaftler die Zusammenhänge zwischen dem Ausgesetztsein (der Exposition) gegenüber einem potentiellen Risikofaktor und dem Auftreten einer Krankheit. Auch Zusammenhänge zwischen möglicherweise schützenden, protektiven Faktoren und einer Senkung der Erkrankungsrate lassen sich so untersuchen.
Diese Studien sind in der Regel rein beobachtend ("nicht-interventionell"). Das bedeutet, dass die Tätigkeit der Wissenschaftler sich auf das Erheben und Auswerten von Daten beschränkt. In nicht-interventionellen Studien werden also keine neuen Medikamente, Medizinprodukte oder andere Therapien getestet. Im Gegensatz dazu sind beispielsweise klinische Studien am Patienten interventionell (eingreifend) - die Wissenschaftler verändern aktiv etwas an der bisherigen Therapie und beobachten, ob der erhoffte Effekt dieser Veränderung eintritt.

Es gibt verschiedene Studientypen in der Epidemiologie. Zu den wichtigsten gehören:

  • Kohortenstudien - oder auch Follow-Up-Studien - vergleichen Gruppen von Menschen ("Kohorte"), die beispielsweise einem bestimmten Risikofaktor ausgesetzt sind, mit solchen, bei denen dieser Risikofaktor keine Rolle spielt. Ein Beispiel: Tritt Lungenkrebs bei Arbeitern in der Produktion eines Chemiebetriebes besonders häufig auf? Zum Vergleich untersucht man etwa die Krebsrate bei den Büroangestellten des gleichen Betriebs oder vergleicht die Daten mit denen der allgemeinen Bevölkerung. Kohortenstudien lassen sich sowohl in die Zukunft gerichtet ("prospektiv") als auch rückwirkend ("retrospektiv") durchführen. Bei rückwirkenden Befragungen kann das Ergebnis durch die lückenhafte Erinnerung der Teilnehmer oder nicht mehr vorliegende Unterlagen zur Risikosituation oder zur Krankengeschichte verzerrt werden. Sind die Einflüsse eines Schutz- oder eines Risikofaktors nicht sehr groß, müssen meist viele Menschen an einer Studie teilnehmen, um ein statistisch verlässliches Ergebnis zu erhalten.
  • Fall-Kontroll-Studien, auch Beobachtungsstudien genannt, vergleichen Personen, die eine bestimmte Krankheit haben ("Fälle") mit gesunden Personen ("Kontrollen"), die von ihren sonstigen Daten her möglichst ähnlich sind. Solche Studien werden beispielsweise durchgeführt, wenn es bisher keine eindeutigen Anhaltspunkte für die Auslöser einer bestimmten Erkrankung gibt. Nach Zuordnung zu den Gruppen erfassen die Beobachter alle denkbaren Informationen über Lebensstil, Beruf oder auch bekannte mögliche Risiken in der Vorgeschichte der Teilnehmer. Waren erkrankte Personen häufiger gegenüber bestimmten Risiken exponiert als nicht erkrankte, lässt das auf einen Zusammenhang zwischen Krankheit und Risikofaktor schließen. Fall-Kontroll-Studien sind grundsätzlich retrospektiv. Aus der manchmal wenig zuverlässigen Erinnerung der Studienteilnehmer können Fehler entstehen. Auch wirkt es sich auf die Verlässlichkeit der Ergebnisse aus, wenn sich Fall- und Kontrollgruppe von vornherein zu stark unterscheiden. Solche Verzerrungen heißen auch "Bias".
  • Querschnittsstudien, auch Prävalenzstudien genannt, erfassen den "Status quo", etwa den allgemeinen Gesundheitszustand einer bestimmten Bevölkerungsgruppe zu einem definierten Zeitpunkt. Mit solchen Erhebungen sind in Deutschland beispielsweise die regionalen bevölkerungsbezogenen Krebsregister beauftragt, mehr dazu im Text "Bevölkerungsbezogene und klinische Krebsregister".

Beobachtungen in epidemiologischen Studien lassen auf Zusammenhänge schließen, liefern aber keinen Beweis. Ob die Zusammenhänge tatsächlich bestehen, müssen Untersuchungen im Labor zeigen, unter Bedingungen, unter denen man Ursache und Wirkung unmittelbar nachverfolgen kann.

Laborforschung: Grundlagenforschung, vorklinische Studien

Im Labor untersuchen Krebsforscher die Grundlagen der Krebsentstehung. Welche Signale innerhalb der Zelle und zwischen Zellen sind für Wachstum, Ausbreitung und Überleben von Tumoren verantwortlich? Welche Rolle spielen die Gene, der Stoffwechsel oder das Immunsystem? Wissenschaftliche Arbeitsgruppen versuchen, zugrundeliegende Mechanismen aufzuklären, und sie identifizieren krebserzeugende und krebsvorbeugende Substanzen. Daneben ist die Entwicklung neuer Medikamente, Diagnose- und Behandlungsverfahren eine wichtige Aufgabe der Krebsforschung.

Bevor ein neuer Wirkstoff oder ein neues medizinisches Verfahren in einer klinischen Studie am Menschen getestet wird, erforschen Wissenschaftler im Labor seine physikalischen und chemischen Eigenschaften und Wirkmechanismen. Zum Teil werden diese ersten Tests an tierischen oder menschlichen Zellen in sogenannten Zellkulturen durchgeführt. Aber auch an Tieren testen Forscher neue Wirkstoffe, zum Beispiel an Mäusen. Fachleute sprechen dann vom "Tiermodell". Diese vorklinisch oder auch "präklinisch" genannten Studien liefern Hinweise zum Wirkmechanismus, zur Verträglichkeit und zur möglichen Dosierung eines späteren Medikaments.
Aus den Ergebnissen im Tiermodell lassen sich zwar nur ungefähre Rückschlüsse auf die Effekte eines Medikaments auf den menschlichen Körper ziehen. Man lernt jedoch zum Beispiel die Toxizität, die Giftigkeit einer Substanz, kennen, und man weiß ungefähr, wie der Organismus ein Arzneimittel verarbeiten wird und über welche Organe er welche Abbauprodukte wieder ausscheidet. Viele der so gewonnenen Daten zum Beispiel zu Nebenwirkungen sind  zumindest teilweise auf den Menschen übertragbar. Daher sind Untersuchungen an Tieren nach wie vor nicht zu vermeiden.
In Zukunft werden vermehrt Computermodelle zum Einsatz kommen: Mithilfe mathematischer Simulationen können Wissenschaftler schon viele krankheitsrelevante Prozesse in menschlichen Zellen, Geweben und Organen vorherhersagen.

Schon sehr früh veröffentlichen die an der Entwicklung beteiligten Wissenschaftler Daten zu neuen Verfahren oder zur chemischen Zusammensetzung und möglichen Wirkweise einer neuen Substanz. Sie stellen ihre Erkenntnisse in internationalen Fachzeitschriften oder auf Kongressen zur Diskussion. Ein Patent auf neue Wirkstoffe oder Verfahren ist für eine solche Publikation und die unabhängige Prüfung aller Daten durch Dritte kein Ersatz, es schützt aber vor Nachahmern.

Vor der Zulassung: Erste Anwendung am Menschen

Nach Abschluss der vorklinischen Untersuchungen im Labor und an Tieren müssen Arzneimittel in Europa und den meisten außereuropäischen Industrieländern ein Prüfverfahren zur Wirksamkeit beim Menschen durchlaufen. Eine neue Substanz gelangt nur dann in die klinische Prüfung, wenn die Ergebnisse aus den Laborstudien in der vorklinischen Forschungsphase dies rechtfertigen und einen Nutzen erwarten lassen. Das Zulassungsverfahren ist mehrstufig und international weitgehend einheitlich festgelegt. Hat ein unabhängiges Forschungsinstitut die vorklinische Entwicklungsarbeit geleistet, übergibt es die Substanz zu diesem Zeitpunkt meist an ein Pharmaunternehmen; die Prüfung selbst kann in beteiligten Kliniken oder Arztpraxen stattfinden. Die Anwendung am Menschen erfolgt streng kontrolliert und wird sorgfältig überwacht. Mehr zu klinischen Studien finden Interessierte im nächsten Text: "Forschen für den Menschen: So laufen klinische Studien ab".

Gibt es diese Prüfung und die Zulassungspflicht auch für neue Diagnose- oder nichtmedikamentöse Behandlungsverfahren?

Neue Operationsmethoden oder zum Beispiel Diagnoseverfahren werden meist wie Arzneimittel einer Versuchsphase unterzogen. Auch diese Daten werden normalerweise veröffentlicht und von anderen Wissenschaftlern und Ärzten überprüft. Sind sie deutlich besser als ihre Vorläufer, können sie auch in sogenannten ärztlichen Leitlinien empfohlen werden. Eine Zulassung im eigentlichen Sinn benötigen Operationsverfahren oder andere, nichtmedikamentöse Methoden jedoch nicht.
Für die meisten Geräte oder Hilfsmittel ist nur eine Registrierung notwendig: Damit Medizinprodukte In-Verkehr gebracht oder In-Betrieb genommen werden dürfen, benötigen sie eine CE-Kennzeichnung. Eine solche Kennzeichnung sagt jedoch nichts über den Nutzen eines Produkts aus, sondern gibt nur an, dass es grundlegende Sicherheitsanforderungen erfüllt. Für viele Produkte, die für Krebspatienten wichtig sind, ist inzwischen jedoch auch eine klinische Prüfung vorgeschrieben.

Mehr zu den Marktzugangsvoraussetzungen von Medizinprodukten finden Interessierte

Wie lange dauert es, bis neue Therapien oder Verfahren verfügbar sind?

In der Regel vergehen von der Entwicklung einer neuen Substanz bis zur Zulassung als Arzneimittel etwa zehn bis fünfzehn Jahre. Sehr viel schneller geht es selten. Die Zulassung kann aber auch wesentlich länger dauern, etwa wenn Schwierigkeiten auftauchen oder längere Nachbeobachtungszeiten der Studienteilnehmer nötig sind. Auch für neue Diagnose- oder Behandlungsverfahren lässt sich die Zeit bis zur Praxisreife nur schwer abschätzen. Besonders lange kann es dauern, wenn es sich um eine völlige Neuentwicklung handelt. Ein Beispiel: Die physikalischen Hintergründe für die Magnetresonanztomographie wurden bereits 1946 veröffentlicht, aber erst in den 70er Jahren wurde das Diagnoseverfahren bei Menschen erstmals angewandt. Zuvor mussten Wirkung und Sicherheit dieses damals völlig neuen Prinzips getestet werden.

Viele Entwicklungen bleiben während des langen Prüfungsverfahrens "auf der Strecke" und erreichen nie die Marktreife. Dafür kommen verschiedene Gründe infrage: Trotz positiver Ergebnisse aus Laborstudien kann sich bei der klinischen Prüfung zum Beispiel herausstellen, dass ein Stoff beim Menschen nicht die erhoffte Wirksamkeit hat. Mitunter sind auftretende Nebenwirkungen nicht tolerierbar. Es kommt auch vor, dass sich eine eigentlich vielversprechende Substanz nicht in den notwendigen Mengen industriell herstellen lässt.