Datenschutz fürs Genom
Die Entwicklung der personalisierten Medizin geht nach Einschätzung von Experten rasant voran. Sie basiert auf individuellen Erbinformationen, die das menschliche Genom verrät. Diese zu schützen ist nicht nur eine politische, sondern vor allem eine technische Herausforderung. Darmstädter Forscher haben nun einen Weg gefunden, die Genomdaten zu sichern.
Eine Datei mit 3 Mrd. Buchstaben: So muss man sich nach der Beschreibung von Kay Hamacher ein vollständig sequenziertes Genom vorstellen. „Wir wissen nicht“, betonte der Biologe der TU Darmstadt (TUD) gegenüber den VDI nachrichten, „was wir in Zukunft alles daraus ablesen können.“
Punktuelle Analysen, die etwa Auffälligkeiten in bestimmten DNA-Abschnitten zeigen, sind heute schon möglich. Ein Großteil der klassischen Erbkrankheiten lassen sich so identifizieren.
Um Systemerkrankungen wie Tumore, die nach Hamachers Worten aus einem „ganzen Konzert von Molekülen“ bestehen, in der Erbsubstanz aufzuspüren und abgestimmt auf den einzelnen Patienten mit individuellen Medikamenten zu therapieren, bedarf es jedoch wesentlich komplizierterer Rechnungen und damit intensiverer Arbeit auf den Genomdaten.
Immer mehr Erbinformationen für immer weniger Geld, prognostizieren Hamacher und sein Kollege Stefan Katzenbeisser: „In wenigen Jahren wird es möglich sein, ein komplettes Genom für nur 1000 $ zu entziffern“, schätzt der Leiter des Fachgebiets Security Engineering der TUD. Jeder Patient, so Katzenbeisser, könne dann einmal im Leben seine unveränderlichen Erbinformationen erfassen und in einer Datenbank speichern lassen, um im Krankheitsfall darauf zurückzugreifen – eine faszinierende Chance, die allerdings auch Risiken birgt.
Nicht seine Erstellung, sondern die Information an sich ist es nach Überzeugung von Hamacher, die künftig ein Genom immer wertvoller machen wird – für Mediziner und Kranke, aber auch für diejenigen, die es missbrauchen könnten: Versicherungen, Arbeitgeber oder so genannten Cracker, die mit dem Knacken von Genomdateien irgendwann eine Menge Geld verdienen könnten.
Es gebe keine absolute Sicherheit, betonen die beiden TUD-Wissenschaftler. „Und diese speziellen medizinischen Daten haben kein Haltbarkeitsdatum“, fügt Hamacher hinzu. Die Frage sei jetzt: „Wie aufwendig mache ich den Missbrauch für den Angreifer?“
Weil Datenschutzregularien und -gesetze nach Meinung der Darmstädter Forscher nicht ausreichen, haben sie ein IT-Verfahren entwickelt, das den Schutz der Genomdaten von vornherein mathematisch absichert.
„Privacy by Design“ nennt Katzenbeisser sein Modell. Anders als bei heutigen Verfahren, bei denen das entzifferte Genom plus Zahlencode an einer Stelle und der Zahlencode plus dazugehöriger Personalien an einer zweiten Stelle gespeichert werden, sollen die Daten nun ausschließlich dort aufbewahrt werden, wo sie auch sequenziert worden sind, etwa bei einer Gendatenbank oder einem anderen auf das Sequenzieren von Genomen spezialisierten Dienstleister. So soll verhindert werden, dass ein Genom breit gestreut wird. Läuft dennoch etwas schief, kommt nur ein Verantwortlicher in Frage.
Ärzte und Datenbank arbeiten in völlig getrennten IT-Systemen und tauschen ausschließlich verschlüsselte Informationen aus. In der Praxis könnte das so aussehen: Ein Arzt tritt mit einer bestimmten genetischen Fragestellung zu seinem Patienten an die Datenbank heran. Die erfragten Genomeigenschaften codiert sein Computer mithilfe eines bioinformatorischen Modells. Anschließend analysiert der Rechner der Datenbank, wie genau die DNA des betreffenden Patienten auf dieses verschlüsselte Modell passt und schickt eine Antwort an den Arzt zurück, die einfach nur „ja“ oder „nein“ oder auch eine prozentuale Wahrscheinlichkeit enthalten kann, die dieser dann interpretieren muss.
Das heißt, der Arzt kennt weder das gesamte Genom noch das biomathematische System des Dienstleisters, der Dienstleister wiederum kann Daten aus einem Genom herausfiltern und untersuchen, ohne das Erbgut zu kennen. „Damit ist der Datenschutz jederzeit gewährleistet“, behaupten Hamacher und Katzenbeisser.
Den mathematischen Beweis, dass ihr System funktioniert, haben die beiden mittlerweile nach eigenen Worten erbracht. Kleinere Anfragen, etwa nach Mutationen an einer einzelnen DNA-Stelle, können sie so schon beantworten. Komplexere genetische Dispositionen zu knacken ist jetzt das Ziel.
Die beiden Darmstädter Forscher wollen nun ihr Modell in der Praxis testen. Geplant sind Feldversuche in Kooperation mit Biodatenbanken.
Münden könnte das Projekt nach Hamachers Worten in einem Geschäftsmodell, das bioinformatorischen Dienstleistern die Basistechnologie für die datengeschützte Genomanalyse zur Verfügung stellt. „Sie ist eine Zukunftstechnologie“, sagen beide Forscher, „und um die Technologie zum Schutz dieser sensiblen Daten müssen wir uns heute schon kümmern.“ JUTTA WITTE
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