Stanford-Studie identifiziert sechs Depressions-Biotypen für personalisierte Behandlung

In naher Zukunft könnten schnelle Gehirnbilder zum Screening auf Depressionen eingesetzt werden, um die beste Behandlung zu bestimmen.

Eine Kombination aus Gehirnbildgebung und maschinellem Lernen kann laut einer neuen Studie unter Leitung von Wissenschaftlern von Stanford Medicine Subtypen von Depressionen und Angstzuständen identifizieren. Die Studie, die in der Fachzeitschrift Nature Medicine veröffentlicht wird, unterteilt Depressionen in sechs biologische Subtypen, sogenannte „Biotypen“, und identifiziert, welche Behandlungen für drei dieser Subtypen mehr oder weniger wirksam sind.

Die Notwendigkeit besserer Methoden zur Behandlungsauswahl

Bessere Methoden zur Anpassung der Behandlungen seien dringend erforderlich, sagte die leitende Studienautorin Dr. Lynn Williams, Professorin für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften und Direktorin des Zentrums für Präzisionspsychiatrie und Wohlbefinden an der Stanford University. Williams, die 2015 ihren Partner an Depressionen verlor, konzentriert sich auf bahnbrechende Forschung in der Präzisionspsychiatrie.

Etwa 30 % der Menschen mit Depressionen leiden an einer sogenannten behandlungsresistenten Depression. Das bedeutet, dass mehrere Medikamente oder Therapien ihre Symptome nicht lindern konnten. Bei zwei Dritteln der Betroffenen gelingt es der Behandlung nicht, die Symptome vollständig auf ein gesundes Maß zu reduzieren.

Dies liegt zum Teil daran, dass es keine zuverlässige Methode gibt, um festzustellen, welches Antidepressivum oder welche Therapieform einem bestimmten Patienten hilft. Medikamente werden nach dem Prinzip „Versuch und Irrtum“ verschrieben, daher kann es Monate oder Jahre dauern, bis eine wirksame Behandlung gefunden wird – wenn überhaupt. Und das Ausprobieren verschiedener Behandlungen über einen längeren Zeitraum, ohne Linderung zu erzielen, kann die Depressionssymptome verschlimmern.

„Ziel unserer Arbeit ist es, herauszufinden, wie man es gleich beim ersten Mal richtig macht. Es ist sehr frustrierend, im Bereich der Depression zu arbeiten und keine bessere Alternative zu einem Einheitsansatz zu haben“, sagte Dr. Williams.

Biotypen sagen das Ansprechen auf die Behandlung voraus

Um die Biologie von Depressionen und Angstzuständen besser zu verstehen, untersuchten Williams und ihre Kollegen 801 Studienteilnehmer, bei denen zuvor Depressionen oder Angstzustände diagnostiziert worden waren. Sie verwendeten dazu ein bildgebendes Verfahren namens funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) zur Messung der Gehirnaktivität. Sie scannten die Gehirne der Probanden im Ruhezustand und während sie verschiedene Aufgaben zur Prüfung ihrer kognitiven und emotionalen Funktionen durchführten. Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf Hirnareale und deren Verbindungen, von denen bereits bekannt ist, dass sie bei Depressionen eine Rolle spielen.

Mithilfe eines maschinellen Lernverfahrens, der sogenannten Clusteranalyse, gruppierten sie Bilder der Gehirne von Patienten und identifizierten sechs verschiedene Aktivitätsmuster in den untersuchten Gehirnregionen.

Die Forscher teilten 250 Studienteilnehmer nach dem Zufallsprinzip einem von drei weit verbreiteten Antidepressiva oder einer Verhaltenstherapie zu. Patienten eines Subtyps, der durch erhöhte Aktivität in kognitiven Hirnarealen gekennzeichnet ist, reagierten im Vergleich zu anderen Biotypen am besten auf das Antidepressivum Venlafaxin (bekannt als Effexor). Patienten eines anderen Subtyps, deren Gehirn im Ruhezustand eine erhöhte Aktivität in drei mit Depression und Problemlösung verbundenen Bereichen zeigte, reagierten besser auf Verhaltenstherapie. Und Patienten eines dritten Subtyps, bei dem die Ruheaktivität in einem für die Aufmerksamkeit zuständigen Hirnbereich verringert war, zeigten im Vergleich zu anderen Biotypen weniger wahrscheinlich eine Verbesserung der Symptome durch Verhaltenstherapie.

Bedeutung der Studie

„Unseres Wissens ist dies das erste Mal, dass wir zeigen konnten, dass Depressionen durch verschiedene Anomalien der Gehirnfunktion erklärt werden können“, sagte Williams. „Dies ist im Wesentlichen ein Beispiel für einen personalisierten medizinischen Ansatz zur psychischen Gesundheit, der auf objektiven Messungen der Gehirnfunktion basiert.“

In einer anderen aktuellen Studie zeigten Williams und ihr Team, dass die Abbildung des Gehirns mittels fMRT ihre Fähigkeit verbessert, Menschen zu identifizieren, die wahrscheinlich auf eine Behandlung mit Antidepressiva ansprechen. In dieser Studie konzentrierten sich die Forscher auf einen Subtyp, den sie den kognitiven Biotyp der Depression nennen. Mehr als ein Viertel aller Menschen mit Depressionen sind davon betroffen und dieser spricht weniger wahrscheinlich auf Standard-Antidepressiva an. Indem sie Menschen mit diesem kognitiven Biotyp mittels fMRT identifizierten, konnten die Forscher die Wahrscheinlichkeit einer Remission bei 63 % der Patienten richtig vorhersagen. Ohne Gehirnabbildungen lag die Genauigkeit bei 36 %. Diese verbesserte Genauigkeit bedeutet, dass Ärzte eher gleich beim ersten Mal die richtige Behandlung verschreiben. Die Forscher erforschen nun neue Behandlungen für diesen Biotyp in der Hoffnung, mehr Optionen für Menschen zu finden, die nicht auf Standard-Antidepressiva ansprechen.

Weitere Forschung zum Thema Depression

Verschiedene Biotypen korrelierten auch mit Unterschieden in den Symptomen und der Aufgabenleistung der Studienteilnehmer. Beispielsweise wiesen Personen mit erhöhter Aktivität in kognitiven Hirnarealen ein höheres Maß an Anhedonie (Unfähigkeit, Freude zu empfinden) auf als andere Biotypen; außerdem schnitten sie bei Aufgaben der Exekutivfunktionen schlechter ab. Personen des Subtyps, der am besten auf Verhaltenstherapie ansprach, machten zwar auch bei Aufgaben der Exekutivfunktionen Fehler, zeigten aber gute Leistungen bei kognitiven Aufgaben.

Einer der sechs in der Studie identifizierten Biotypen zeigte keine erkennbaren Unterschiede in der Gehirnaktivität in den abgebildeten Regionen im Vergleich zur Aktivität bei Menschen ohne Depression. Williams glaubt, dass sie wahrscheinlich nicht das gesamte Spektrum der Gehirnbiologie erforscht haben, die der Störung zugrunde liegt. Ihre Studie konzentrierte sich auf Bereiche, die bekanntermaßen an Depressionen und Angstzuständen beteiligt sind. Es könnte jedoch auch andere Arten von Funktionsstörungen in diesem Biotyp geben, die die Bildgebung nicht erfasst hat.

Williams und ihr Team weiten die Bildgebungsstudie aus, um mehr Teilnehmer einzubeziehen. Sie möchte außerdem weitere Behandlungen für alle sechs Biotypen testen, darunter auch Medikamente, die traditionell nicht gegen Depressionen eingesetzt werden.

Ihre Kollegin Dr. Laura Hack, Assistenzprofessorin für Psychiatrie und Verhaltenswissenschaften, setzt die Bildgebungstechnik in ihrer klinischen Praxis am Stanford Medicine Institute mithilfe eines experimentellen Protokolls ein. Das Team möchte außerdem leicht umsetzbare Standards für die Methode etablieren, damit auch andere Psychotherapeuten sie anwenden können.

„Um die Präzisionspsychiatrie wirklich voranzutreiben, müssen wir die Behandlungen identifizieren, die für die Patienten am wirksamsten sind, und sie so schnell wie möglich darauf vorbereiten“, sagte Ma. „Informationen über die Gehirnfunktion, insbesondere die in dieser Studie untersuchten Signaturen, helfen uns, präzisere Behandlungen und Rezepte für einzelne Patienten zu entwickeln.“