Vom Labor in die Klinik und zurück: Translational research training and careers

Translationale Forschungsprogramme bringen Ärzte, klinische Wissenschaftler, Bioingenieure, Epidemiologen, Patentexperten und mehr zusammen. Ziel ist es, disziplinübergreifend zu kommunizieren, um Fortschritte im Gesundheitswesen zu erzielen.

„Die Art und Weise, wie ich heute Krebs behandle, ist aufgrund der translationalen Forschung völlig anders als vor 10 Jahren“, sagt Mary (Nora) Disis, Onkologin und Leiterin des Instituts für translationale Gesundheitswissenschaften an der Universität von Washington. Schauen Sie sich Medikamente wie Gleevec, Avastin und Herceptin an, sagt sie. Sie alle sind Beispiele für translationale Forscher, die molekulares Wissen über spezifische Krebszellen in wirksame, zielgerichtete Therapien umwandeln. Die effiziente Umsetzung grundlagenwissenschaftlicher Entdeckungen in klinische Anwendungen – oft als „Bench to Bedside“ -Arbeit bezeichnet – ist das Ziel der translationalen Forschung. Disis findet das Feld so vielversprechend, dass sie hofft, dass ihre Kinder aufwachsen, um darin zu arbeiten.

Fließend in vielen Sprachen, komfortabel in vielen Kulturen

Zukünftige translationale Forscher aller Altersgruppen müssen anpassungsfähig sein, lebenslange Lernende, sagt Disis. „Sie müssen sehr neugierig auf viele verschiedene Dinge sein, Daten und Ideen aus der Grundlagenliteratur sammeln und diese kreativ auf Krankheitslösungen anwenden. Dies bedeutet, außerhalb Ihrer Komfortzone zu sein und Literatur zu lesen, die weit außerhalb Ihres Fachgebiets liegt.“ „Übersetzen“ ist genau das, was diese Wissenschaftler tun — Informationen aus einem Bereich zu nehmen und sie in einem anderen auszudrücken und täglich mit Menschen zu kommunizieren, die verschiedene wissenschaftliche Sprachen sprechen: Laborwissenschaftler, Kliniker, Patent- und Regulierungsexperten, Biostatistiker, Epidemiologen und Patienten. Ein Translationswissenschaftler sollte in der Lage sein, eine Idee von der Grundlagenforschung bis zur klinischen Anwendung und zurück ins Labor zu bringen, um mehr Grundlagenforschung zu betreiben. Die Übergabe von Projekten von einem Experten an einen anderen funktioniert nicht, sagt Disis. Erfolg erfordert jemanden, der die Idee genau versteht und ein multidisziplinäres Team aufbauen kann, um sie auf dem translationalen Weg zu führen.

Es ist ein langer Weg mit physischen Hürden, da Grundlagen- und klinische Forschungslabore in der Regel in getrennten Abteilungen untergebracht sind. Es gibt auch intellektuelle und kulturelle Barrieren. Die Grundlagenforschung beginnt mit einer Hypothese und entwirft Experimente, die sie validieren oder ablehnen, mit dem Ziel, Wissen zu erwerben. Translationale Wissenschaft beginnt mit einem Gesundheitsbedürfnis und sucht nach wissenschaftlichen Erkenntnissen oder Werkzeugen, um diesem Bedarf gerecht zu werden. Sein Ziel ist die Verbesserung der Gesundheit, erklärt Barry Coller, Vizepräsident für medizinische Angelegenheiten und Chefarzt an der Rockefeller University, in einem Artikel des Mount Sinai Journal of Medicine aus dem Jahr 2008. Der erfolgreiche translationale Forscher muss sich in beiden Kulturen wohl fühlen, in vielen Bereichen fließend sein und von der Zusammenarbeit profitieren.

Für diejenigen mit medizinischer Ausbildung könnte dies bedeuten, etwas über hypothesengetriebene Wissenschaft zu lernen und Experimente und Assays zu entwerfen. Für diejenigen mit einem Forschungshintergrund könnte es bedeuten, das klinische Studiendesign und die Bioethik der Humanforschung zu erlernen. In beiden Fällen besteht das Ziel darin, kompetent zu werden, verschiedene Arten von Forschung zu interpretieren, zu bewerten und zu diskutieren, anstatt alles selbst durchzuführen, sagt Doris Rubio, Professorin für Medizin, Biostatistik, Krankenpflege sowie klinische und translationale Wissenschaft an der Universität von Pittsburgh. In ihrem Translational Science Trainingsprogramm sagt sie: „Ich habe einen Bioingenieur, der jetzt eine klinische Studie entwerfen kann. Ich liebe es, dass er das kann, und er sagt, es gibt ihm ein tieferes Verständnis seiner eigenen Forschung.“ Formalisiertes Training ist wichtig, weil die Translationswissenschaft so komplex ist und es außerhalb eines bestimmten Programms schwierig ist, sich mit allen Elementen auseinanderzusetzen“, sagt Rubio.

Ein multidisziplinärer Teamplayer sein

Zu den Ausbildungsmöglichkeiten gehören ein Ph.D., ein Master-Abschluss oder ein Zertifikat in Translational Science. Für diejenigen, die bereits einen M.D. oder Ph.D., Career Development Awards können Unterstützung während der Ausbildungszeit bieten. In den Kursen werden die Grundlagen von Studiendesign und -methoden, Biostatistik und Bioethik erläutert. Da die Entwicklung eines neuen Medikaments, Geräts oder Verfahrens ein Teamprojekt ist, kann die Kursarbeit Teamdynamik und -management umfassen. Für die meisten Auszubildenden sind jedoch Mentoring und praktische Erfahrung in der multidisziplinären Forschung die wertvollsten Aspekte eines Ausbildungsprogramms.

In den Vereinigten Staaten sind die meisten Ausbildungsmöglichkeiten durch die Clinical and Translational Science Awards (CTSAs), die im Jahr 2006 auf der Grundlage der 2003 National Institutes of Health (NIH) Roadmap für medizinische Forschung ins Leben gerufen wurden. Diese Reihe von Richtlinien fördert die interdisziplinäre, teambasierte Forschung als eine Möglichkeit, Hindernisse für die Umwandlung wissenschaftlicher Entdeckungen in Gesundheitslösungen zu überwinden. Derzeit wurden CTSAs an 55 Institute vergeben, wobei bis 2012 60 Institute finanziert werden sollen. Ziel ist es, das Konsortium der Preisträger mit jährlich rund 500 Millionen US-Dollar zu finanzieren. Das NIH fördert weiterhin die translationale Forschung mit der Schaffung des National Center for Advancing Translational Sciences (NCATS) als „mutiges, neues, fokussiertes Zentrum“, das systematisch entwickelt wurde, um die Übersetzung zu beschleunigen.“ Das CTSAs wird der Eckpfeiler der NCATS sein. NCATS war jedoch umstritten für die Geschwindigkeit, mit der das Zentrum geschaffen wird, und die Auswirkungen der Reorganisation auf andere Programme, die derzeit mit dem CTSAs unter dem NIH National Center for Research Resources untergebracht sind.

Das Howard Hughes Medical Institute finanziert auch die translationale wissenschaftliche Ausbildung durch seine Med into Grad Initiative, die verschiedenen Institutionen ab 2010 insgesamt 16 Millionen US-Dollar verliehen hat. Die Programme führen Elemente der klinischen Ausbildung in die Grundlagenforschung ein. Sie variieren je nach Institut, reichen aber von Ph.D. Programme in der translationalen Forschung zu Mentoring-Möglichkeiten, die Doktoranden mit einem Arztberater verbinden.

M.D.-Ph.D. Abschlüsse bilden Einzelpersonen in der klinischen und Grundlagenforschung aus, aber translationale Forschungsprogramme bemühen sich, diese beiden Seiten der medizinischen Wissenschaft zu integrieren, indem sie Menschen verbinden und Netzwerke aufbauen. Liz Broussard ist Gastroenterologin und absolviert ein Trainingsprogramm des University of Washington Institute of Translational Health Sciences. „Es gibt absolut keine Möglichkeit, dass ein Nachwuchswissenschaftler ohne diese Ausbildung eine translationale Forschungskarriere starten könnte“, sagt sie und weist auf die Vorteile der täglichen Erfahrung in einem multidisziplinären Team von Wissenschaftlern hin. „In meinem ersten Jahr hatten wir einen Psychiater, einen Chirurgen, einen Sozialarbeiter, einen Kardiologen und einen Apotheker im Programm.“ Eine besonders nützliche Aktivität, sagt sie, sind wöchentliche Diskussionen über Projektideen und laufende Arbeiten. Diese werden von leitenden Dozenten geleitet, die auch Ratschläge zu „ihrem Karriereweg“ geben, Ressourcen, Finanzierungsmechanismen, Partnerschaften, die erfolgreich waren — im Wesentlichen Lebenserfahrung, und uns beibringen, wie man in der Forschung erfolgreich ist.“ Für einen Arzt, sagte Broussard der Wert eines Trainingsprogramms ist Unterricht in Forschungsmethoden und Denken wissenschaftlich, und lernen zu fragen, ob die Geschichte in Ihrem Projekt und Förderantrag Sinn macht und logisch bestimmte Ziele unterstützt hat.

Für einen promovierten Wissenschaftler macht ein Hintergrund in der translationalen Forschung das medizinische Ziel, das oft in einen Förderantrag geschrieben wird, zu einem realen und erreichbaren Ziel. Ian Lanza promovierte in Kinesiologie und ist jetzt Senior Research Fellow im Imsengco Clinic CTSA Mentored Career Development Program. Dies gibt ihm sowohl eine Postdoc-Forschungsmöglichkeit als auch Orientierung für sein langfristiges Ziel: „Dass meine Forschung einen hohen Einfluss auf die öffentliche Gesundheit hat.“ Lanzas Projekt beinhaltet die Zusammenarbeit mit einem Endokrinologen und einem Radiologen, und er sagt: „Es war eine sehr nahtlose Zusammenarbeit mit beiden, mit viel Kollegialität zwischen den Abteilungen.“ Eine Möglichkeit, translationale Wissenschaftsprogramme Disziplinen zu integrieren, besteht darin, dass Studenten und junge Forscher als Verbindungsleute zwischen leitenden Fakultäten in verschiedenen Abteilungen fungieren. Im Gegenzug, sagt Lanza, profitieren die Auszubildenden davon, etablierte klinische Forscher als Mentoren zu haben und mit erfahrenen Forschern aus verschiedenen Disziplinen zusammenzuarbeiten. Lanzas Projekt veranschaulicht einen weiteren Aspekt der translationalen Forschung: Es geht nicht immer darum, das nächste Krebsmedikament zu entwerfen. Es kann traditionelle Bankarbeit sein, mit Blick darauf, wie die Ergebnisse auf die tägliche Gesundheitsversorgung angewendet werden können. Lanza plant derzeit keine klinischen Studien für seine Arbeit über die Physiologie und Funktion der Muskelmitochondrien, aber mit Blick auf die Zukunft sagt er: „Ich hoffe, einige konkrete Empfehlungen für kostengünstige, unkomplizierte Lebensstilentscheidungen geben zu können, die die Lebensqualität erhalten können, wenn Menschen älter werden, nicht unbedingt ihre Lebensdauer erhöhen, aber ihre Gesundheitsspanne.“

Um ein Gefühl für die Vielfalt und Vielfalt der translationalen Forschung und die Bildungsmöglichkeiten zu bekommen, schauen Sie sich die Online-Angebote an, die von jeder CTSA-finanzierten Website gehostet werden. Dazu gehören je nach Institution Online-Fallstudien, Podcasts und Webcasts von Seminaren sowie medizinische Weiterbildungskurse zu Themen wie statistischen Methoden oder die Einbindung der Community in die Forschung. Diese webbasierten Ressourcen erweitern auch das Netzwerk der translationalen Forschung in die globale wissenschaftliche Gemeinschaft.

International und interdisziplinär

Translationale Forschung ist nicht nur multidisziplinär, sondern auch multinational. „Translationale Forschung ist ein aufstrebendes Feld in China“, sagt Depei Liu, Präsident und Professor der Chinesischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften und des Peking Union Medical College in Peking. „Im Moment gibt es keine Klassen, die als“translationale Forschung“bezeichnet werden, obwohl verwandte Fähigkeiten und Erfahrungen weit verbreitet sind.“ Die formale Ausbildung umfasst eine Option an einigen medizinischen Fakultäten, darunter das Peking Union Medical College, das nach dem klinischen Programm eine achtmonatige Forschungsausbildung anbietet. Ein weiteres Programm ermöglicht es qualifizierten Absolventen der medizinischen Fakultät, einen Master-Abschluss in einem Grundlagenforschungsbereich zu erwerben. Informell „werden Ärzte ermutigt, Grundlagenforschung zu betreiben, Fördermittel zu beantragen und Artikel zu veröffentlichen und mit Spezialisten für Genetik und Molekularbiologie zusammenzuarbeiten, und Ärzte und Grundlagenforscher halten häufig Treffen zusammen. Darüber hinaus gibt es viele kurze Kurse und Trainingsprogramme in den Bereichen Grundlagenforschung und klinische Forschung“, sagt Liu. Translationale Forschungszentren wurden in großen Forschungsstädten eingerichtet, sagt er, zum Beispiel das SIBS-Novo Nordisk Translational Research Center for Pre-Diabetes in Shanghai. Die derzeitige staatliche Unterstützung umfasst die Finanzierung der angewandten medizinischen Forschung durch die chinesische National Science Foundation, eine breite Unterstützung für Wissenschafts- und Technologieprojekte aus dem Nationalen Programm für Grundlagenforschung (973) sowie die Unterstützung von Wissenschafts- und Technologieprojekten für Grundlagenforschung in den Bereichen Arzneimittelforschung und Infektionskrankheiten.

In Europa sind die Marie-Curie-Maßnahmen, die Teil des Siebten Rahmenprogramms der Europäischen Union (EU) für Forschung und technologische Entwicklung sind, eine Möglichkeit für die Ausbildung in translationaler Forschung. Projektunterstützung gibt es auf Doktoranden-, Postdoktoranden- und Karriereentwicklungsebene sowie für Partnerschaften zwischen Industrie und Wissenschaft und für Multisite-Studien. Im Einklang mit den Zielen der translationalen Wissenschaft, Netzwerke aufzubauen, stehen die Zusammenarbeit zwischen den Ländern im Mittelpunkt, ebenso wie die Mobilität der Forscher von einem EU-Land in ein anderes. Das Budget für translationale Gesundheitsforschung belief sich seit 2007 auf 12 Millionen Euro, was 3% der Ausbildungsprogramme für Gesundheitsforschung für die Marie-Curie-Maßnahmen entspricht, so Georges Bingen, Referatsleiter der Europäischen Kommission für das Marie-Curie-Aktionsprogramm People.

Im Vereinigten Königreich ist ein weiterer Interessent — die Pharmaindustrie — an der translationalen wissenschaftlichen Ausbildung beteiligt. Die Translational Medicine and Therapeutics Programme wurden vor zwei Jahren an der University of Cambridge, der University of Newcastle, dem Imperial College London und einem Konsortium schottischer Institutionen gegründet. Die Finanzierung erfolgt in Form von 11 Millionen Pfund vom Wellcome Trust, einer in London ansässigen Stiftung, die die Forschung zur Tier- und Menschengesundheit unterstützt, sowie von Beiträgen von Unternehmen wie GlaxoSmithKline, Pfizer, Roche, AstraZeneca, Sanofi-Aventis, Sirtris Pharmaceuticals und PTC Therapeutics an einzelne Institutionen. „Wir haben die Notwendigkeit erkannt, einen neuen Forschertyp auszubilden, der sich im kreativen Raum zwischen Akademikern und Pharma wohlfühlt“, sagt John Williams, Leiter der klinischen Aktivitäten und Leiter der Neurowissenschaften und der psychischen Gesundheit des Wellcome Trust. „Um dies zu erreichen, haben wir Institutionen mit hochqualifizierten Akademikern und Gesundheitseinrichtungen mit erstklassigen Pharmaunternehmen zusammengearbeitet.“ Trainingsprogramme können individualisiert werden, führen Ärzte jedoch in der Regel durch ein Ph.D. Projekt mit Schwerpunkt auf Teamarbeit, Gruppenunterstützung und Mentoring. Derzeit werden 6 bis 10 Stipendien pro Jahr vergeben. Die bidirektionale Kommunikation zwischen Labor und Klinik wird durch die räumliche Nähe erleichtert. „Wir haben klinische Forscher und Einrichtungen in akademische Krankenhäuser eingebettet, mit engen Verbindungen zur Forschungsumgebung um sie herum, einschließlich des Zugangs zu Technologie für Omics und Bildgebung“, sagt Williams. „Dies ermöglicht die Phänotypisierung und Gewebeprobenahme von Probanden in Forschungslabors, um die hochtechnologische Arbeit zu leisten, die die heutige Biowissenschaft widerspiegelt.“

Unabhängig von der geografischen Lage sind die Ziele und Herausforderungen der translationalen Forschung die gleichen, sagt Liu: Finanzierung und Infrastrukturunterstützung von der Regierung, Ausbildung junger Forscher, Schaffung einer multidisziplinären Gemeinschaft von Forschern, die effektiv miteinander kommunizieren können, und Wege finden, translationale Forschungsergebnisse systematisch in die klinische Praxis umzusetzen.

Ein wachsendes Feld vor einem sich wandelnden Hintergrund

Wissenschaftler, die eine Karriere in der translationalen Wissenschaft beginnen, müssen auch den sich ändernden Schwerpunkt der medizinischen Forschung berücksichtigen, insbesondere in den Vereinigten Staaten, wo derzeit eine Gesundheitsreform durchgeführt wird. Doris Rubio sagt: „Wir sehen eine Verschiebung hin zu personalisierter Medizin und Medizin, die evidenzbasierter ist. Das Feld erweitert sich auch in die patientenzentrierte Ergebnisforschung, also nicht nur den Vergleich von Medikament A mit einem Placebo, sondern Medikament A mit Medikament B.“ Trotz der Unsicherheiten, sagt sie, „Es ist eine aufregende Zeit, weil wir viel zu lernen haben.“

Veränderungen in der Wirtschaft wirken sich auch auf den Translationsforscher aus. John Williams vom Wellcome Trust sagt: „Die Pharmaindustrie versucht, ihre Forschungsmodelle zu ändern, und so schmerzhaft diese Kürzung auch sein mag, sie schafft wunderbare Möglichkeiten im Raum zwischen Pharma und Wissenschaft. Wir hoffen, dass es die kreativsten Köpfe dazu inspirieren wird, an dieser aufregenden Zeit in der biomedizinischen und translationalen Forschung teilzunehmen.“

Selbst in der sich verändernden Gesundheitsforschungslandschaft ist Postdoktorand Ian Lanza positiv über seinen Karriereweg. Er sieht das Feld als wachsend und glaubt, dass das NIH im Allgemeinen junge Forscher unterstützt. Die Gastroenterologin Liz Broussard sagt, obwohl sie in der klinischen Praxis fünfmal so viel Geld verdienen könnte, würde dies wahrscheinlich bedeuten, „acht Stunden am Tag Koloskopien durchzuführen“, und sie findet ihre Arbeit an einem Darmkrebsimpfstoff viel inspirierender. „Ich genieße die klinische Arbeit, die ich jetzt mache“, sagt sie, „aber letztendlich kann translationale Forschung Patienten beeinflussen, indem sie den aktuellen Versorgungsstandard ändert. Ich bin optimistisch, weil ich sehe, dass ich einen kleinen Teil dazu beitragen kann, die Wissenschaft voranzubringen. Es ist aufregend und trotz finanzieller Probleme hält mich das am Laufen.“