Erbgut im Angebot - Informatiker der TU Darmstadt entwickeln Schutz für Genomdaten (FOTO)
(ots) -
Je besser Genomdaten erforscht sind, desto gezielter können Ärzte
ihre Patienten künftig behandeln. Doch wie lassen sich diese
hochsensiblen Daten vor Missbrauch schützen? Informatiker der
Technischen Universität Darmstadt möchten sie so geschickt
verschlüsseln, dass man dennoch mathematische Analysen mit ihnen
durchführen kann.
Genomdaten sind unsere biologische Identität. Aus geerbten
genetischen Varianten - den sogenannten SNPs (Single Nucleotide
Polymorphisms) - lässt sich zum Beispiel herauslesen, ob wir ein
erhöhtes Risiko aufweisen, an Krebs, Huntington Disease oder
Parkinson zu erkranken. Für Lebensversicherungen oder Arbeitgeber ist
dieses Wissen Gold wert. Forscher fürchten deshalb zu Recht, dass
Genomdaten bereits im Internet gehandelt werden - ohne unser Wissen
und Einverständnis.
Dennoch ist es keine gute Idee, die Nutzung der Daten generell zu
verbieten. Sie sind Grundlage für eine personalisierte Medizin, mit
der Ärzte künftig eine auf Patienten zugeschnittene Therapie anbieten
können. Die Genomdaten liefern womöglich Hinweise darauf, ob jemand
ein Medikament besonders gut vertragen wird oder ob eine bestimmte
Therapie anschlagen wird.
Stefan Katzenbeisser und Kay Hamacher vom Profilbereich
Cybersecurity (CYSEC) der TU Darmstadt möchten einerseits Genomdaten
nutzbar machen und sie andererseits vor Missbrauch schützen. Ein
Risiko besteht zum Beispiel immer dann, wenn Ärzte und Kliniken die
Daten für die Forschung frei geben. Die Genomforschung ist auf
leistungsstarke Rechner angewiesen, daher müssen IT-Dienstleister
involviert werden, die mit Super-Computern die Daten durchforsten.
"Wir benötigen also ein Verfahren, bei dem die Daten zwar
verschlüsselt werden, bei dem aber dennoch nachträgliche Berechnungen
möglich sind", sagt Katzenbeisser. "Der Dienstleister, der die
Berechnung durchführt, darf keine Gelegenheit haben, die
unverschlüsselten Daten einzusehen." Das Verfahren nennt sich
homomorphe Verschlüsselung. Ein vereinfachtes Beispiel zeigt, wie es
funktioniert: Zwei Zahlen werden als verschlüsselte Werte A und B an
einen Dienstleister geschickt. Der Dienstleister multipliziert A und
B und schickt das Ergebnis C zurück. Dabei kennt er weder A noch B
noch C. Der Auftraggeber hingegen kann C wieder entschlüsseln und das
Ergebnis im Klartext auslesen. Auf ähnliche Weise lassen sich auch
komplexe Berechnungen durchführen.
Weil Genomdaten zudem aus großen Datensätzen bestehen,
konzentrieren sich Forscher bei ihren Analysen meist auf die SNPs
oder Mutationen der DNA. Das führt zu einem weiteren
Sicherheitsrisiko: Der IT-Dienstleister könnte aus dem Zugriff auf
die Sequenz schließen, woran die Forscher arbeiten. "Der DNA-String,
den ich untersuche, gibt viel Preis darüber, mit welchen Krankheiten
oder Wirkstoffen ich mich beschäftige", sagt Katzenbeisser. "Um dies
zu verhindern, führen wir ein Täuschungsmanöver ein, das sogenannte
Oblivious RAM. Dabei wird der physische Speicher bei der
Datenbankabfrage ständig durcheinander gemischt. Niemand kann dann
nachvollziehen, ob der Fragesteller mehrmals auf die gleichen Daten
oder auf unterschiedliche Daten zugegriffen hat. Die Intention der
Abfrage ist verschleiert."
Die Teams von Katzenbeisser und Hamacher möchten zunächst die
Basistechniken für die kryptischen Verfahren entwerfen und dann
Tools, mit denen sich die Verfahren fehlerfrei umsetzen lassen. Die
Forschungen sind Teil des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft
finanzierten Sonderforschungsbereichs CROSSING und des vom
Bundesforschungsministerium geförderten Schwerpunkts CRISP.
Kontakt:
Profilbereich Cybersecurity
Prof. Dr. Stefan Katzenbeisser
E-Mail: katzenbeisser(at)seceng.informatik.tu-darmstadt.de
Tel.: 06151 16-25620
Prof. Dr. Kay Hamacher
E-Mail: hamacher(at)bio.tu-darmstadt.de
Tel.: 06151 16-20370
www.cysec.tu-darmstadt.de
MI-Nr. 85/2016, sh /feu
Pressekontakt:
Technische Universität Darmstadt
Jörg Feuck
Stabsstelle Kommunikation und Medien
Tel. 06151 16-20018
E-Mail: feuck(at)pvw.tu-darmstadt.de
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Datum: 14.12.2016 - 11:57 Uhr
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