Prof. Dr. Phil­ipp Strö­bel

Ein Göt­tin­ger For­schungs­pro­jekt ver­stärkt die Onko­lo­gi­sche Spit­zen­me­di­zin in Nie­der­sach­sen.

Text: Gina Maria Ker­ger | Fotos: UMG

Jedes Jahr erkran­ken in Deutsch­land etwa 500.000 Men­schen an bös­ar­ti­gen Tumo­ren. In den letz­ten Jah­ren hat die Ent­wick­lung neu­er hoch­wirk­sa­mer Medi­ka­men­te die Behand­lung vie­ler Tumo­ren radi­kal ver­än­dert und für vie­le Pati­en­ten neue Hoff­nung im Kampf gegen den Krebs eröff­net. Damit ein sol­ches Medi­ka­ment zum Ein­satz kom­men kann, müs­sen aller­dings wich­ti­ge Vor­aus­set­zun­gen erfüllt sein: nach einem „Schlüs­sel-Schloss“ Prin­zip kön­nen die Medi­ka­men­te nur wir­ken, wenn der Tumor dazu pas­sen­de Ver­än­de­run­gen in sei­nen Mole­kü­len auf­weist. Zwar sind die meis­ten die­ser Ver­än­de­run­gen nur in weni­gen Tumo­ren nach­weis­bar, gleich­zei­tig wächst aber die Zahl neu­er „Schlüs­sel-Schloss Kom­bi­na­tio­nen“ ste­tig, sodass immer mehr Pati­en­ten die Chan­ce auf eine der­ar­ti­ge per­so­na­li­sier­te The­ra­pie bekom­men. Dies bedeu­tet wie­der­rum, dass vie­le sol­cher Tests durch­ge­führt wer­den müs­sen, um min­des­tens eine wirk­sa­me Kom­bi­na­ti­on zu ent­de­cken. Die­se Tes­tun­gen sind nicht nur auf­wen­dig, son­dern auch zeit- und kos­ten­in­ten­siv. In Deutsch­land wer­den die meis­ten Tests auf „Schlüs­sel-Schloss-Kom­bi­na­tio­nen“ von spe­zi­ell aus­ge­bil­de­ten Patho­lo­gen durch­ge­führt.
Bis­lang wer­den hier­für zunächst von Gewe­be­pro­ben his­to­lo­gi­sche Prä­pa­ra­te ange­fer­tigt, die dann für die Dia­gnostel­lung („Krebs“) von Patho­lo­gen unter dem Mikro­skop begut­ach­tet wer­den. Am Insti­tut für Patho­lo­gie der Uni­ver­si­täts­me­di­zin Göt­tin­gen (UMG) wer­den so täg­lich meh­re­re hun­dert Gewe­be­schnit­te von ver­schie­dens­ten Tumor­er­kran­kun­gen unter dem Mikro­skop begut­ach­tet. Für die moder­ne Dia­gnos­tik und Tumor­t­he­ra­pie reicht die­ser Schritt allei­ne aller­dings in den sel­tens­ten Fäl­len aus: an den Gewe­ben wer­den zusätz­li­che Unter­su­chun­gen durch­ge­führt, die Ver­än­de­run­gen von Eiweiß­sub­stan­zen (Pro­te­inen) in oder auf der Zel­le oder der Tumor-Erb­sub­stanz (DNA) nach­wei­sen. Lässt sich durch die­se Unter­su­chun­gen eine „Schlüs­sel-Schloss-Kom­bi­na­tio­nen“ fin­den, kann den Pati­en­ten eine ent­spre­chen­de mole­ku­lar-ziel­ge­rich­te­te Tumor­t­he­ra­pie ange­bo­ten wer­den.
Der Göt­tin­ger Wis­sen­schaft­ler Prof. Dr. Phil­ipp Strö­bel, Direk­tor des Insti­tuts für Patho­lo­gie der Uni­ver­si­täts­me­di­zin Göt­tin­gen und stell­ver­tre­ten­der Direk­tor des Uni­ver­si­täts­Krebs­zen­trums Göt­tin­gen, möch­te in einem vom Bun­des­mi­nis­te­ri­um für Bil­dung und For­schung (BMBF) mit 9,6 Mil­lio­nen Euro geför­der­ten For­schungs­pro­jekt die­sen Pro­zess beschleu­ni­gen und neu­ar­ti­ge mole­ku­la­re Tes­tun­gen und Künst­li­che Intel­li­genz für eine ver­bes­ser­te und schnel­le­re Tumor­dia­gnos­tik kom­bi­nie­ren. Zusam­men mit sei­nem Indus­trie­part­ner Sie­mens Healt­hi­neers möch­te er die Fra­ge beant­wor­ten, ob es mög­lich ist, mit Hil­fe einer „digi­ta­len Biop­sie“ mole­ku­la­re Ver­än­de­run­gen in Tumo­ren vor­her­zu­sa­gen, um die­se dann in wesent­lich kür­ze­rer Zeit gezielt behan­deln zu kön­nen.
„Die Dia­gno­se Krebs wird in aller Regel in der Patho­lo­gie durch die Beur­tei­lung von Gewe­be­pro­ben gestellt. Hier­bei hängt viel von der indi­vi­du­el­len Erfah­rung des Patho­lo­gen ab. Hin­zu kommt, dass das mensch­li­che Auge und unser Gehirn sehr gut mit qua­li­ta­ti­ven Unter­schie­den umge­hen kann, sich aber bei der Quan­ti­fi­zie­rung von Ver­än­de­run­gen sehr viel schwe­rer tut (z.B. „um wie­viel grö­ßer ist die­se Zel­le als die benach­bar­te Zel­le?“). Genau hier liegt aber eine beson­de­re Stär­ke von KI. Das Ziel unse­res Pro­jek­tes ist es jetzt, künst­li­che Intel­li­genz so zu nut­zen, dass sie uns dabei unter­stützt, die Gewe­be­ei­gen­schaf­ten von Tumo­ren genau zu defi­nie­ren und zu beschrei­ben. Da es einen Zusam­men­hang zwi­schen dem Aus­se­hen einer Zel­le und ihrer Funk­ti­on gibt, möch­ten wir her­aus­fin­den, ob wir durch exak­te Beschrei­bung ihres Aus­se­hens mole­ku­la­re Ver­än­de­run­gen in Tumor­zel­len vor­her­sa­gen kön­nen” so Prof. Strö­bel.

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.

Maschi­nel­les Ler­nen hilft bei der schnel­le­ren und prä­zi­sen Dia­gnos­tik von Krebs »> Das groß­an­ge­leg­te For­schungs­vor­ha­ben unter der wis­sen­schaft­li­chen Lei­tung des Göt­tin­ger Patho­lo­gen könn­te dabei hel­fen, den flä­chen­de­cken­den Zugang einer altern­den Gesell­schaft mit Zunah­me an Tumor­er­kran­kun­gen zu der ver­bes­ser­ten Krebs­me­di­zin zu sichern und gleich­zei­tig zu einer mas­si­ven Kos­ten­ein­spa­rung und Scho­nung wert­vol­ler Per­so­nal­res­sour­cen füh­ren. „Wir sind sehr glück­lich dar­über, dass wir das BMBF von unse­rer Idee über­zeu­gen konn­ten“, freut sich Prof. Strö­bel. „Durch die För­de­rung haben wir jetzt die ein­zig­ar­ti­ge Gele­gen­heit, gemein­sam mit unse­rem star­ken Indus­trie­part­ner die Mög­lich­kei­ten und Gren­zen unse­res Ver­fah­rens aus­gie­big zu erpro­ben. Außer­dem ist es uns vor kur­zem gelun­gen, eine der vom Land Nie­der­sach­sen bereit­ge­stell­ten Digi­ta­li­sie­rungs­pro­fes­su­ren ein­zu­wer­ben. In die­ser Kon­stel­la­ti­on kön­nen nun wir ein gan­zes Bün­del völ­lig neu­ar­ti­ger Metho­den ent­wi­ckeln.“ Der For­schungs- und Ent­wick­lungs­ver­bund will außer­dem über das kon­kre­te Vor­ha­ben hin­aus die Grund­la­gen für eine Viel­zahl mög­li­cher Anwen­dun­gen von Künst­li­cher Intel­li­genz in der Dia­gno­se und Behand­lung von Erkran­kun­gen legen, etwa durch Ver­net­zung mit radio­lo­gi­schen Bild­ge­bungs­ver­fah­ren oder der Labor­me­di­zin.

Uni­ver­si­tä­re Spit­zen­me­di­zin für die Regi­on »> Die Nach­richt, dass das Vor­ha­ben vom BMBF geför­dert wird, kommt auch sonst zu einem güns­ti­gen Zeit­punkt: die Uni­ver­si­täts­me­di­zin Göt­tin­gen bewirbt sich der­zeit gemein­sam mit der Medi­zi­ni­schen Hoch­schu­le Han­no­ver (MHH) mit ihrem Ende 2019 gegrün­de­ten Com­pre­hen­si­ve Can­cer Cen­ter Nie­der­sach­sen um För­de­rung als Onko­lo­gi­sches Spit­zen­zen­trum durch die Deut­sche Krebs­hil­fe. Bei dem anste­hen­den Begut­ach­tungs­pro­zess müs­sen die bei­den Zen­tren nach­wei­sen, dass sie nicht nur die medi­zi­ni­sche Ver­sor­gung von Krebs­pa­ti­en­ten nach dem neu­es­ten Stand der Wis­sen­schaft beherr­schen, son­dern auch selbst durch inno­va­ti­ve For­schung unmit­tel­bar zu einer ste­ti­gen Ver­bes­se­rung von Dia­gnos­tik und The­ra­pie von Krebs­er­kran­kun­gen bei­tra­gen. „Wir hof­fen, dass die­ses Leucht­turm­pro­jekt dazu bei­trägt, die Gut­ach­ter der Deut­schen Krebs­hil­fe davon zu über­zeu­gen, dass in dem gemein­sam mit der Medi­zi­ni­schen Hoch­schu­le gegrün­de­ten Com­pre­hen­si­ve Can­cer Cen­ter Nie­der­sach­sen inno­va­ti­ve Spit­zen­for­schung betrie­ben, wird, die zual­ler­erst unse­ren Pati­en­ten in der Regi­on zugu­te­kommt.“, so Prof. Strö­bel. Bei­de Hoch­schu­len 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 bei­den Uni­ver­si­täts­kli­ni­ken Göt­tin­gen und Han­no­ver bis zu 30.000 Pati­en­ten mit Krebs­er­kran­kun­gen pro Jahr.

Prof. Strö­bel erklärt das Prin­zip des Can­cer-Scout-Ver­fah­rens: „Das digi­ta­le his­to­lo­gi­sche Bild wird bezüg­lich sei­ner Merk­ma­le über einen „intel­li­gen­ten“ (lern­fä­hi­gen) Com­pu­ter­al­go­rith­mus aus­ge­wer­tet und bestimm­ten mole­ku­la­ren Grup­pen (A, B, C) zuge­ord­net, auf die das Sys­tem vor­her trai­niert wur­de. Die­se Grup­pen wur­den so gewählt, dass sie mög­lichst vie­le Ver­än­de­run­gen beinhal­ten, die für ziel­ge­rich­te­te Krebs­the­ra­pien nach dem „Schlüs­sel-Schloss-Prin­zip“ von Bedeu­tung sind.“

Univ. Prof. Dr. med. Phil­ipp Strö­bel
Direk­tor, Insti­tut für Patho­lo­gie,
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