Welche Entwicklungen werden die Medizin der Zukunft bestimmen? Künstliche Intelligenz, Roboter, Organe aus dem 3D-Drucker? Sicher. Doch es gibt noch andere, weniger bekannte Technologietrends, die das Gesundheitswesen nicht minder beeinflussen und verändern werden.

Wobei der Begriff „Technologietrend“ einer Differenzierung bedarf: Laut Gesellschaftliche Veränderungen 2030, dem ersten Ergebnisbericht des Foresight-Programms des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, gibt es einerseits Trends, die aus etablierten Forschungs- und Technologiefeldern entstehen (das sind „etablierte Zukunftsfelder“), und andererseits solche, die „jenseits bekannter Fach- und Programmlogiken liegen bzw. sich an den Schnittstellen bisheriger Disziplinen bewegen“ (das sind „Zukunftsfelder neuen Zuschnitts“).

Zu den etablierten Zukunftsfeldern gehört zum Beispiel die Genom-Editierung, deren avanciertestes Instrument bislang das CRISPR/Cas-System ist. Während ein Team aus Gentechnikern um den schillernden Harvard-Forscher George Church (der das Mammut im Labor neu erschaffen wollte – oder noch will?) gerade daran arbeitet, ein ganzes Genom komplett umzuschreiben – mittels zigtausender DNA-Modifikationen zur gleichen Zeit in einer einzelnen Zelle –, sehen Experten wie Celu Ramasamy, CEO von Blockgenic in Seattle, die Zukunft von CRISPR eher in den Garagenlabors einer neuen Generation von Do-it-yourself-Biohackern.

Hörenswerter Podcast zum Thema: Auf der Seite des Science Focus Magazine der BBC geht Nessa Carey der Frage nach, ob die synthetische Biologie eher Fluch oder Segen bedeutet.

Zu den Zukunftsfeldern neuen Zuschnitts zählt die Quantenbiologie. In diesem Forschungsfeld wird untersucht, wie quantenmechanische Kräfte auf biochemische Prozesse in lebenden Organismen einwirken.

So könnte die Quantenverschränkung für die erstaunliche Wirkung von Enzymen als Biokatalysatoren verantwortlich sein. Auch hinter dem Energietransport bei der Photosynthese und molekulargenetischen Prozessen wie der DNA-Replikation werden wechselwirkende Quanten vermutet.

In der Quantenbiologie gilt offensichtlich, was der US-amerikanische Physiker und Nobelpreisträger Richard Feynman einst postulierte: In der Natur, so der visionäre Vordenker des Quantencomputers, gehe es „verdammt noch mal nicht klassisch“ zu.

Die Quantentechnologien befinden sich zwar vorerst noch im Stadium der Grundlagenforschung, doch es zeichnet sich ab, dass die quantenbasierte Informationsverarbeitung zukünftig in zahlreichen praktischen Anwendungen eine wichtige Rolle spielen dürfte – auch im Reiche Äskulaps.

Den Prognosen zufolge wird die Quanteninformatik nicht nur das maschinelle Lernen revolutionieren und damit neue Möglichkeiten in der personalisierten Medizin schaffen, etwa im Bereich der radiologischen Diagnostik. Auch in der Wirkstoffforschung sollen Qubits für einen Paradigmenwechsel sorgen: Indem sie die Entstehung von Proteinstrukturen berechenbar machen und dadurch die Entwicklung neuartiger Medikamente und Therapien ermöglichen – schneller und kostengünstiger als je zuvor. Die US-amerikanische Unternehmensberatung Gartner spekuliert, dass es in Zukunft sogar für Haarausfall (Alopezie) eine quantenmechanische Lösung geben werde.

Ganz ohne Quanten kommt bislang die medizinische Genomforschung aus. Dennoch könnten neueste Erkenntnisse aus der Molekulargenetik in Zukunft für einen Quantensprung sorgen – in der Schmerztherapie.

Bereits seit Jahren sind Forscher mit Hilfe der DNA-Sequenzierung jenen Gendefekten auf der Spur, die bei bestimmten Menschen dafür sorgen, dass sie keinerlei organischen Schmerz empfinden können. Weltweit gibt es nur sehr wenige Menschen mit angeborener Analgesie, ihre Zahl nimmt aber zu. Evolution der Schmerzlosigkeit?

Bisher standen Mutationen der Gene SCN9A und SCN11A, die man bei der Untersuchung „schmerzfreier“ Familien in Pakistan gefunden hatte, im Mittelpunkt des wissenschaftlichen Interesses. Diese Gene bestimmen die Sensibilität der Schmerzrezeptoren in den Nervenzellen, der sogenannten Nozizeptoren.

Nozizeptoren sind die Enden von Nervenzellen des Rückenmarks, die in allen schmerzempfindlichen Geweben vorkommen. Bei der Schmerzwahrnehmung spielen die aus Proteinen bestehenden Ionenkanäle in der Nozizeptormembran eine entscheidende Rolle. Durch kurzzeitige Öffnung (meist spannungsaktiviert, also in Abhängigkeit des Membranpotentials) lassen die Kanäle Ionen in die Nervenzelle strömen, so dass ein elektrischer Spannungszustand (Aktionspotential) entsteht. Diese Erregung breitet sich als elektrisches Signal über die Nervenfasern weiter aus.

Inzwischen sind neun spannungsaktivierte Natriumkanäle bekannt, die Bezeichnungen von Nav1.1 bis Nav1.9 tragen. Gen SCN9A codiert den Ionentransport in Nav1.7,  SCN11A codiert Nav1.9; beide Gene bestimmen also einen Großteil unserer Schmerzempfindungen. Die bei den CIP-Phänotypen (CIP ist die Abkürzung für „congenital insensitivity to pain“) festgestellten Mutationen führen zur Inaktivität der Natriumkanäle und damit zur Schmerzunempfindlichkeit.

In den vergangenen Jahren wurde weltweit vor allem an spezifischen Nav1.7-Inhibitoren geforscht, jedoch mit mäßigem Erfolg. Die präzise Steuerung genau eines Natriumkanalsubtypen in Nozizeptoren stellte sich als schwierig heraus. Einer der „Entdecker“ von SCN9A, der britische Molekularbiologe Dr James Cox vom Wolfson Institute for Biomedical Research am University College London (UCL), hat nun einen möglichen neuen Ansatz in der Schmerzbekämpfung gefunden – jenseits der Natriumkanäle.

Bei einer CIP-Patientin identifizierte Cox zwei Genmutationen, die das Endocannabinoidsystem betreffen, wie Autor Simon Crompton auf der News-Blog-Seite des BBC Science Focus Magazine berichtet.

Eine Veränderung lag in dem bereits länger bekannten FAAH-Gen vor, eine andere in dem zuvor unbekannten Pseudogen FAAH-OUT. Beide Einheiten steuern die Produktion des Enzyms Fettsäureamid-Hydrolase (FAAH). Dieses Membranprotein wiederum hat entscheidenden Einfluss auf die Konzentration des Endocannabinoids Anandamid (Arachidonylethanolamid), das auch als „Glücksmolekül“ bezeichnet wird. Anandamid gilt als schmerzstillend und angstlösend.

Die untersuchte Patientin verdankt ihr schmerzfreies Leben sehr wahrscheinlich einem genetisch bedingten Anandamidüberschuss. Die britischen Wissenschaftler hoffen, dass ihre Erkenntnisse als Ausgangspunkt dienen können für die Entwicklung einer neuartigen Gentherapie gegen Schmerzen.

Lachen erhöht bekanntlich die Schmerztoleranz. Den entsprechenden Trigger liefert der Neuroskeptic-Blog des Discover Magazine.

Der aktuelle Post macht auf das bizarre Werk eines schwedischen Nervenforschers namens Jarl Flensmark aufmerksam. Dieser hat innerhalb von 12 Jahren drei (teils veröffentlichte) Abhandlungen verfasst, in denen er einen direkten kausalen Zusammenhang zwischen der Höhe von Schuhabsätzen und neurologischen Erkrankungen herstellt. Kurz: Hohe Absätze begünstigen Psychosen wie Schizophrenie, flache Absätze fördern dagegen die mentale Gesundheit. Flensmark begründet seine Hypothese mit neurobiologischen Mechanismen, die er genauestens beschreibt.

Neuroskeptic hielt die Artikel des Schweden zunächst für eine gelungene Parodie, vielleicht ersonnen im Kopf eines vom Wissenschaftsbetrieb frustrierten Postdoc. Doch weit gefehlt: Die Recherchen des Bloggers ergaben, dass der real existierende und inzwischen ziemlich betagte Flensmark von seinen „Forschungsergebnissen“ absolut überzeugt ist – und zum Vorteil des eigentlichen Berufsstandes lediglich ein Hobby-Neurologe.

Mehr (pseudo-)wissenschaftliche Skurrilitäten auf Improbable Research.