Softwarelösung der nächsten Generation für personalisierte Krebsbehandlung
Eine der Herausforderungen, vor denen Ärzte heute im Kampf gegen Krebs stehen, ist die Bewertung und Durchsicht der riesigen Menge an medizinischen Daten, die derzeit zur Verfügung stehen. Neben klinischen Aufzeichnungen stellen die medizinische Bildgebung und die Sequenzierungstechnologie der nächsten Generation Datensätze zur Verfügung, mit denen die Genomprofile von Patienten und deren Tumoren erfasst werden können. Dies ergibt einen Schub für die Behandlung, es bleibt aber die Hürde, diese Genomdaten von einzelnen Patienten dem tatsächlichen Fortschritt ihrer Krankheit und Behandlung zuzuordnen. Im Rahmen des EU-unterstützten Projekts SAGE-CARE wurde eine Technologie entwickelt, mit der Forscher und Mediziner Datensätze verknüpfen können. Dadurch können Verfahren schneller umgesetzt und effektiver überwacht und Lernergebnisse geteilt werden, was schlussendlich die Effektivität der Behandlung erhöht. Diese Forschung wurde im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen durchgeführt. Der Prototyp für Krebsbehandlung Um einen Softwareprototyp zu entwickeln, der sich mit Melanomen auseinandersetzt, wurde im Rahmen des SAGE-CARE-Projekts eine Mischung aus technischen und klinischen Spezialisten, einschließlich Computerwissenschaftlern mit Expertise in Ontologie, maschinellem Lernen und Cybersicherheit, zusammengestellt. Gemeinsam arbeitete das multidisziplinäre Team mit der Hochschule Darmstadt und NSilico(öffnet in neuem Fenster), dem kommerziellen Unternehmen des Projekts, und seinen klinischen Partnern zusammen. Nach Besprechungen mit Krebsspezialisten aus Krankenhäusern und Forschungsgemeinschaften startete das Team die Software SAGE-CARE mit Medizinern am Universitätshospital in Cork, Irland. Testläufe des Systems wurden in Werkstattumgebungen durchgeführt und die Rückmeldungen wurden genutzt, um das Softwaredesign des Prototyps zu verbessern und die Plattform aufzubauen. Mit dem daraus resultierenden System können Mediziner elektronische Krankenakten bearbeiten, um Untersuchungsergebnisse, Diagnosen und Behandlungsdaten einzutragen und Kommentare sowie Behandlungsneuigkeiten einzugeben. Die Verknüpfung mit unterschiedlichen Quellen medizinischer Daten – wie zum Beispiel Register klinischer Versuche oder Datenbanken zu Medikamenteninteraktionen – verbessert die Aufzeichnungen und hält sie auf dem neuesten Stand. „Wenn Ärzte die Möglichkeit haben, evidenzbasierte Medikamentenempfehlungen zu vergleichen, können sie sich gemeinsam auf die beste Behandlung für den Patienten einigen“, sagt Projektkoordinator Prof. Bernhard Humm. Aufgrund der großen Menge an generierten Daten wäre der Ansatz von SAGE-CARE ohne Hochleistungscomputer nicht möglich. Zusammenfassend lässt sich sagen: „Das menschliche Genom enthält 3 Milliarden Nukleotid-Charaktere – die berühmten A, T, G, C – die signalisieren, wie eine Person auf Krankheit und Behandlung reagiert“. sagt Prof. Humm. Die Reichweite vergrößern SAGE-CARE generierte eine große Menge an hochspezialisierter Software und Expertise, was der klinischen Versorgung in Irland nun zugute kommt. Tatsächlich werden mehr als 8 000 Krebsfälle durch Software verwaltet, die im Rahmen des Projekts verbessert wurde. Früher mussten sich Mediziner bei der Besprechung und Planung einer Behandlung auf große Mengen an Papierakten verlassen, aufgrund von Fehlern bei Aufzeichnungen und Transkriptionen ein fehleranfälliges System. Verbesserte Benutzerschnittstellen verknüpfen nun medizinische Ontologien, sodass Mediziner schnell präzise medizinische Bezeichnungen eingeben können. Der Forschungs- und Trainingsaspekt des Plans MSCA RISE verschaffte auch dem Entwicklungsteam von NSilico Fähigkeiten in skalierbarer Verarbeitung und Bereitstellung. Dadurch konnte das System in vielen verschiedenen Klinikumgebungen installiert werden, was die Fähigkeit zur Verarbeitung einer großen Zahl von Patienten erhöht, wenn die Nutzerbasis wächst. Die Forscher trugen außerdem zu einem neuen Standard bei der Berechnung personalisierter Medikation bei, dem BioCompute Object(öffnet in neuem Fenster). Der Schwerpunkt von SAGE-CARE lag speziell auf Melanomen, die Ergebnisse und Erkenntnisse wurden bereits auf die Behandlung von Brustkrebs angewendet und neue Projekte zur Ausweitung des Systems auf andere klinische Spezialgebiete, darunter Lungenkrebs, in mehreren EU-Ländern laufen bereits.
Schlüsselbegriffe
SAGE-CARE, personalisierte Medizin, Genomik, genetische Variationen, Behandlung, medizinische Behandlungen, Melanome, Krebs, Ontologie, maschinelles Lernen, Datensätze, Cybersicherheit
