Das BIH Zentrum für Digitale Gesundheit bei der Langen Nacht der Wissenschaften: Künstliche Intelligenz für die personalisierte Krebstherapie

Rund eine halbe Million Menschen erkrankt jedes Jahr an Krebs, Tendenz steigend. Neben Chirurgie und Bestrahlung spielt auch die Behandlung mit Medikamenten eine wichtige Rolle. Doch welche Substanz ist die richtige im individuellen Fall? Wissenschaftler*innen der Arbeitsgruppe Intelligent Imaging im Zentrum für Digitale Gesundheit des Berlin Institute of Health (BIH) arbeiten daran, diese Frage mit der Hilfe von künstlicher Intelligenz zu beantworten.

Zunächst erhalten die Wissenschaftler*innen um Dr. Christian Conrad primäre Gewebeproben von herausoperierten Tumoren. „Das sind oft nur sehr geringe Mengen, das reicht nicht aus, um daran 50 verschiedene Medikamente auf ihre Wirkung zu testen“, erklärt der Biologe. „Wir züchten daher aus den im Gewebe enthaltenen Stammzellen kleine dreidimensionale Gewebestückchen, so genannte Organoide, an denen wir die Tests durchführen können. Unter dem Mikroskop können wir dann beobachten, ob eine Substanz den Tumor zum Schrumpfen gebracht hat, ob sie Tumorzellen abtötet oder keine Wirkung zeigt.“

Weil es aber so viele Proben sind, die getestet werden müssen, arbeiten die Forscher*innen daran, das Verfahren zu automatisieren: „Wir arbeiten mit Kulturplatten, auf denen 100 Organoide gleichzeitig Platz finden. Diese werden automatisch unter dem Mikroskop analysiert und die Daten direkt im  Computer ausgewertet. Unser Ziel ist es, Modelle zu entwickeln, die Auskunft darüber geben können, welches Medikament bei welchem Patiententumor die beste Wirkung gezeigt hat“, erzählt Conrad.

Parallel dazu analysieren die Wissenschaftler auch die genetische Expression der Mini-Tumoren. Darüber erhalten sie Auskunft, welche genetischen Veränderungen im Tumor enthalten sind und können Vorhersagen treffen, welche zielgerichteten Medikamente am wahrscheinlichsten gegen die Tumorzellen aktiv sind. „Meist stimmt unsere Vorhersage anhand der Sequenzierdaten mit der Beobachtung unter dem Mikroskop überein, manchmal aber auch nicht“, berichtet Christian Conrad. „Wir wollen herausfinden, wie die Morphologie, also das Aussehen der Organoide, und die Genexpression zusammenhängen.“

„Unser Ziel ist es, verschiedenen Krebspatienten eine möglichst wirksame und nebenwirkungsarme Therapie anbieten zu können“, sagt Professor Roland Eils, Gründungsdirektor des BIH Zentrums für Digitale Gesundheit. „Und in Zukunft möchten wir das Verfahren so weiter entwickeln, dass wir es für möglichst viele Krebsarten einsetzen können.“