Verteilte IT-Infrastruktur für multizentrische Kohortenanalyse in der Bildgebung

Das Ziel der Joint Imaging Platform ist die Einführung einer technischen Infrastruktur, die moderne und verteilte Forschung in der Bildgebung innerhalb des DKTK ermöglichen soll. Der Hauptfokus liegt auf der Verwendung und Evaluation moderner Machine Learning Methoden für onkologische (medizinische) Forschungsprojekte. Wie auch bei CCP-IT und RadPlanBio handelt es sich bei der JIP um eine strategische Initiative im DKTK. Die gemeinsame Infrastruktur wird die Zusammenarbeit zwischen den teilnehmenden Kliniken verstärken und multizentrische Studien ermöglichen.

Bildgebende Verfahren in der Radiologie und Nuklearmedizin spielen in der Krebsforschung eine immer wichtigere Rolle, sowohl zur Diagnose als auch zum Behandlungsmonitoring von onkologischen Erkrankungen. Dieser Bereich entwickelt sich stetig und rasant weiter. Die enormen Fortschritte in der künstlichen Intelligenz führen auch zu einer beachtlichen Entwicklung in der radiologischen Forschung. Die automatische Analyse von Bilddaten, wie z.B. Tumorcharakterisierung mittels Radiomics, ermöglicht die Extraktion von unterschiedlichsten, hochkomplexen Informationen. Diese Informationen können dann mit klinischen Daten in Bezug gesetzt werden, um neue Erkenntnisse über Krankheiten zu gewinnen oder auch die individuelle Behandlungssituation (Precision Medicine) einzuschätzen.

Die JIP erfüllt hierbei die höchsten Datenschutzanforderungen. Der Fokus liegt auf dem Teilen von Verarbeitungsmethoden (Algorithmen) anstatt dem Austausch von personenbezogenen Daten. Die lokalen Bilddaten werden durch ein hochmodernes Verschlüsselungssystem geschützt und  verlassen zu keinem Zeitpunkt die klinische IT-Infrastruktur der einzelnen Standorte. Wenn im Rahmen von multizentrischen Studien ein Datenaustausch nötig ist, kann dies – unter Zustimmung der Betroffenen – in pseudonymisierter Form erfolgen.

Mehr Informationen können auf der Website der "Joint Imaging Platform" abgerufen werden.

Präzisionmedizin in der onkologischen Chirurgie: Identifizierung prädiktiver Biomarker für eine individualisierte chirurgische Behandlung gastrointestinaler Tumore.

Bei der Behandlung von gastrointestinalen Tumoren, insbesondere beim Dickdarm- und Bauchspeicheldrüsenkrebs (CRC und PDAC) stellen Lokalrezidive sowie Fernmetastasen eine große klinische Herausforderung dar. Die Forschung konzentriert sich bislang in erster Linie darauf, molekulare Biomarker zu finden, anhand derer eine individuell auf den Patienten abgestimmte Behandlung im Sinne der Präzisionsonkologie eingeleitet werden kann. Fast immer handelt es sich hierbei jedoch um eine systemische Behandlung, während lokalisierte Therapieformen wie Chirurgie oder Strahlentherapie noch weniger individualisiert sind. Dabei ist die chirurgische Resektion - im Rahmen eines multimodalen Therapiekonzepts - das zentrale Element der Behandlung von gastrointestinalen Tumoren. Es ist bekannt, dass lokal streuende Tumoren durch radikalere Operationen oft kurativ entfernt werden können, während Tumoren die zu Fernmetastasen neigen besser durch eine schonendere Operation in Kombination mit frühzeitiger systemischer Therapie behandelt werden. Dennoch ist die Technik der chirurgischen Resektion weitgehend patientenunabhängig.

Das Ziel dieses DKTK-weiten Forschungsvorhabens ist es, die personalisierte Onkologie auch in der Chirurgie einzuführen. Dazu müssen molekulare Biomarker identifiziert werden, die frühzeitig das Rezidivverhalten von GI-Tumoren vorhersagen, so dass dieses Wissen in die chirurgische Entscheidung einfließen kann. Trotz des enormen klinischen Potentials ist das Gebiet kaum erforscht. Um diese gewaltige Aufgabe anzugehen, haben sich alle chirurgischen Abteilungen der DKTK-Partnerkliniken sowie ausgewählte nicht-chirurgische Gruppen mit einzigartiger Expertise und Jahresfallzahlen zusammengeschlossen. Parallele transkriptomische, proteomische und immunopeptidomische Analysen von einer großen Kohorte chirurgischer Patienten sowie ein detailliertes Follow-Up der Patienten erlauben es, eine umfassende Datenbank aufzubauen. In spezifischen wissenschaftlichen Projekten wird die Initiative „DKTK Surgery“ molekulare Biomarker in primären Tumoren sowie zirkulierenden Tumorzellen identifizieren und validieren, die es dem Arzt ermöglichen, das zukünftige Rezidiv-Muster (lokal vs. fern) im CRC und PDAC vorherzusagen und damit auf den Patienten maßgeschneiderte chirurgische Behandlungen für zwei der häufigsten und tödlichsten soliden Krebserkrankungen anzuwenden.

Kindliche Krebserkrankungen können heute in etwa 75% der Fälle geheilt werden. Dies ist insbesondere der systematischen Entwicklung von Kombinationschemotherapien zu verdanken. Bei Kindern mit einem Rückfall (Krebsrezidiv) sind jedoch die Heilungschancen, mit wenigen Ausnahmen, sehr gering: Ihre Krebszellen sind resistent gegen die Chemotherapien geworden. Wissenschaftler haben in den letzten Jahren durch Krebsgenomsequenzierungen zunehmend molekulare Veränderungen bei Kinderkrebs identifizieren können. Dabei wurden zahlreiche neue krebsspezifische Moleküle entdeckt, die sich als Ziel für zielgerichtete Medikamente eignen. Solche Medikamente sind zum Teil für die Behandlung anderer Krebsarten bereits zugelassen oder befinden sich noch in der Entwicklung, werden aber bisher nicht für kindliche Tumorrezidive eingesetzt. Hierfür müssten die für jeden kleinen Patienten charakteristischen molekularen Veränderungen der Krebszellen zunächst bestimmt werden.

Mit INFORM („INdividualized Therapy FOr Relapsed Malignancies in Childhood and Adolescents“) soll ein innovativer klinischer Prozess etabliert werden, der Tumorzellen von Kindern mit Krebsrezidiven untersucht, um im Falle entsprechender molekularer Veränderungen eine maßgeschneiderte Behandlungsstrategie anbieten zu können. Dies erfordert die Entnahme einer Tumor- und einer Blutprobe, deren Aufarbeitung, verschiedene Sequenzierungsmethoden mit anschließender Computerauswertung der komplexen Daten zur Bestimmung der individuellen molekularen Veränderungen der Krebszellen und der Erstellung einer personalisierten Behandlungsempfehlung. Bei INFORM engagieren sich Experten für 11 verschiedene Kinderkrebsarten, wie Hirntumoren, Blutkrebs und Knochenkrebs. In einer ersten Phase, der Registerstudie, werden die oben genannten Abläufe deutschlandweit unter Beteiligung aller Kinderkrebszentren etabliert. Die Sequenzierungen erfolgen an einem Standort und damit in einheitlichen Prozessen. Die Ärzte und Wissenschaftler wollen damit die erforderlichen standardisierten Prozesse mit möglichst kurzer Umlaufzeit etablieren. In der zweiten Phase, der klinischen Studie, nutzen die Kinderonkologen diese Abläufe der Molekulardiagnostik, um Kinder mit Krebsrezidiven deutschlandweit maßgeschneiderte Therapien soweit es geht zu ermöglichen. Diese neuen Behandlungsverfahren werden von Wissenschaftlern begleitet, die untersuchen werden, wie genau die Krebszellen der Patienten auf die verschiedenen Medikamente ansprechen. Eine einmalige Chance, um die Therapie von Krebs bei Kindern weiter zu verbessern.

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Beteiligte Standorte

Berlin, Dresden, Essen/Düsseldorf, Frankfurt/Mainz, Freiburg, Heidelberg, München, Tübingen

Bei der Strahlentherapie werden Patienten in Abhängigkeit von den Eigenschaften ihres Tumors mit unterschiedlichen Bestrahlungsstrategien behandelt (verschiedene Strahlendosen, Bestrahlungstechniken, Kombinationstherapien usw.) und sprechen unterschiedlich auf die Behandlung an. Dabei wird der Tumor vor und nach der Behandlung genau untersucht, z.B. durch bildgebende Verfahren und Tumorbiopsien. Die Dokumentation der Behandlungsparameter und des Therapieerfolgs, erhoben nach aktuellen Datenschutzbestimmungen, ist von großem Wert, um Strahlentherapien zu verbessern. Die hierfür erforderlichen Daten sind aber sehr komplex und werden von den verschiedenen Kliniken meist unterschiedlich erhoben. Um zu validen Ergebnissen zu kommen, müssen die Analysen aber die Daten mehrerer Kliniken berücksichtigen (sogenannte multizentrische Studien).

Ziel dieser Initiative ist es daher, eine DKTK-weite Forschungsinfrastruktur, die RadPlanBio Plattform, aufzubauen und für erste wissenschaftliche Untersuchungen zu nutzen. Zunächst werden die Ergebnisse bereits abgeschlossener Strahlentherapien aller DKTK Standorte bei Hirn- und Rektumtumoren in einer standardisierten und standortübergreifenden Datenbank erfasst. Damit wird es Wissenschaftlern ermöglicht, durch genaue Analyse der Behandlungsmethoden und Therapieerfolge sowie biologischer, technischer und bildgebender Parameter Patientengruppen zu identifizieren, die möglicherweise auf bestimmte Therapien besonders gut oder besonders schlecht ansprechen. Darüber hinaus werden konkrete Fragestellungen formuliert, die in multizentrischen randomisierten klinischen Studien beantwortet werden. Dabei sollen unter anderem Moleküle in Tumorbiopsien und Tumorveränderungen in bildgebenden Verfahren identifiziert werden, die einen späteren Therapieerfolg vorhersagen können. Dies bildet die Grundlage für spätere weitere Studien zur Individualisierung der Therapie.

Beteiligte Standorte

Berlin, Dresden, Essen/Düsseldorf, Frankfurt/Mainz, Freiburg, Heidelberg, München, Tübingen