Mit künstlicher Intelligenz Krebs gezielt behandeln

Jedes Jahr erkranken in Deutschland etwa 500.000 Menschen an bösartigen Tumoren. Mit der Entwicklung neuer, hochwirksamer Medikamente hat sich die Behandlung vieler Tumoren in den letzten Jahren radikal verändert. So bekommen immer mehr Patient*innen die Chance auf eine personalisierte Therapie gegen Krebs.

Damit ein solches Medikament zum Einsatz kommen kann, müssen wichtige Voraussetzungen erfüllt sein: Nach einem „Schlüssel-Schloss“-Prinzip können die Medikamente nur wirken, wenn der Tumor dazu passende Veränderungen in seinen Molekülen aufweist.

Um mindestens eine wirksame „Schlüssel-Schloss“-Kombination zu entdecken, müssen derzeit viele Tests durchgeführt werden. Diese Testungen sind nicht nur aufwendig, sondern auch zeit- und kostenintensiv. In Deutschland werden die meisten Tests auf „Schlüssel-Schloss-Kombinationen“ von speziell ausgebildeten Patholog*innen durchgeführt.

Diese aufwendige und teure Suche von zueinander passenden Tumoren und Medikamenten soll jetzt durch ein Forschungsvorhaben am Institut für Pathologie der Universitätsmedizin Göttingen (UMG) beschleunigt werden.

Der wissenschaftliche Leiter des Vorhabens, Prof. Dr. Philipp Ströbel, Direktor des Instituts für Pathologie der UMG und stellvertretender Direktor des UniversitätsKrebszentrums Göttingen, möchte zusammen mit seinem Team neuartige molekulare Testungen und künstliche Intelligenz (KI) kombinieren und untersuchen.

Die Forscher wollen herausfinden, ob es möglich ist, mit Hilfe einer „digitalen Biopsie“ molekulare Veränderungen in Tumoren vorherzusagen. Das wäre die Voraussetzung, um Tumoren in wesentlich kürzerer Zeit als bisher gezielt behandeln zu können.

Federführend bei der Entwicklung der KI-Technologie und Industriepartner in dem Forschungsprojekt ist Siemens Healthineers. Das Forschungsvorhaben mit dem Titel „Cancer Scout“ wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit 9,6 Millionen Euro für eine Laufzeit von drei Jahren gefördert.

Hintergrund

Das Forschungsvorhaben könnte dabei helfen, einer alternden Gesellschaft mit Zunahme an Tumorerkrankungen den flächendeckenden Zugang zu einer verbesserten Krebsmedizin zu sichern, und gleichzeitig zu einer massiven Kosteneinsparung und Schonung wertvoller Personalressourcen beitragen.

„Die Diagnose Krebs wird in aller Regel in der Pathologie durch die Beurteilung von Ge-webeproben gestellt. Bisher verwenden wir dafür herkömmliche Lichtmikroskope. Ziel unserer Forschungen ist es jetzt, künstliche Intelligenz so zu nutzen, dass wir mit Hilfe spezieller Unterstützungssysteme noch schneller als bisher Informationen über den Tumor erhalten“, sagt Prof. Ströbel.

„Künstliche Intelligenz ist bei der Analyse von Bilddaten und der Erkennung von Bildern sehr präzise und schnell. Daher könnte diese Technologie dabei helfen, auch die Behandlung von Krebs zu erleichtern”, so Prof. Ströbel.

Maschinelles Lernen hilft bei der schnelleren und präzisen Diagnostik von Krebs

Zuerst wollen die Forscher eine große Datenbank erstellen. Darin werden die histologischen Bilddaten und umfangreiche molekulare Daten von jeweils 1.000 Fällen häufiger Tumoren, wie Lungenkrebs, Darmkrebs und Bauchspeicheldrüsenkrebs, enthalten sein.

In einem nächsten Schritt soll ein computergestütztes System darauf trainiert werden, auf Grundlage der histologischen Bilder wichtige molekulare Gruppen vorherzusagen. Falls dies mit ausreichender Genauigkeit gelingt, könnte das System in Zukunft dazu eingesetzt werden, diejenigen Tumoren schneller und kostengünstiger zu identifizieren, die besonders gut für eine bestimmte „Schlüssel-Schloss-Therapie“ geeignet sind.

Innovationsforschung aus Niedersachsen

„Wir sind sehr glücklich darüber, dass wir das BMBF von unserer Idee überzeugen konnten. Durch die großzügige Förderung haben wir jetzt die einzigartige Gelegenheit, gemeinsam mit unserem starken Industriepartner die Möglichkeiten und Grenzen unseres Verfahrens ausgiebig zu erproben“, sagt Prof. Ströbel.

„Außerdem ist es uns vor kurzem gelungen, eine der vom Land Niedersachsen bereitgestellten Digitalisierungsprofessuren einzuwerben. In dieser Konstellation können wir nun ein ganzes Bündel völlig neuartiger Methoden entwickeln. Wir hoffen auch, dass dieses Leuchtturmprojekt dazu beiträgt, die Gutachter der Deutschen Krebshilfe davon zu überzeugen, dass im kürzlich gemeinsam mit der Medizinischen Hochschule Hannover gegründeten Comprehensive Cancer Center Niedersachsen innovative Spitzenforschung betrieben wird, die zuallererst unseren Patienten in der Region zugutekommt.“

Onkologisches Spitzenzentrum CCC-N

Beide Hochschulen, UMG und MHH, haben sich im Dezember 2019 erstmals gemeinsam an der aktuellen Ausschreibung der Deutschen Krebshilfe für ein „Onkologisches Spitzenzentrum“ beworben. Derzeit gibt es deutschlandweit 13 solcher Zentren, die von der Deutschen Krebshilfe gefördert werden. Zusammen versorgen die Universitätsmedizin Göttingen und die Medizinische Hochschule Hannover bis zu 30.000 Patienten mit Krebserkrankungen pro Jahr.

Der Forschungs- und Entwicklungsverbund soll außerdem die Grundlagen für eine Viel-zahl möglicher Anwendungen von Künstlicher Intelligenz in der Diagnose und Behandlung von Erkrankungen legen, etwa durch Vernetzung mit radiologischen Bildgebungs-verfahren oder der Labormedizin.

Künstliche Intelligenz (KI) meint die Entwicklung lernfähiger Computersysteme zur Lösung komplexer Probleme, wie dem Erkennen von Bildern und Sprache oder dem autonomen Fahren. Schon jetzt ist Künstliche Intelligenz aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken und beginnt, auch die Medizin zu verändern.

Universitätsmedizin Göttingen, Georg-August-Universität
UniversitätsKrebszentrum Göttingen (G-CCC)
Institut für Pathologie
Prof. Dr. Philipp Ströbel, Telefon 0551/39-12670
Robert-Koch-Straße 40, 37075 Göttingen
philipp.stroebel@med.uni-goettingen.de

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