Forschung Neues Forschungsprojekt: Mit Künstlicher Intelligenz Tumorresistenzen überwinden

Mit Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI) vorherzusagen, wie aggressive Hirntumoren auf bestimmte Wirkstoffe reagieren – das ist das Ziel eines Forschungsprojekts, an dem Bioinformatiker der Universität Heidelberg beteiligt sind. Mithilfe von experimentellen Arbeiten in Verbindung mit KI-basierten, mathematischen Ansätzen wollen die Wissenschaftler ein Modell entwickeln, mit dem die Fähigkeit von Tumorzellen, sich an Therapien anzupassen, modelliert werden kann. Mit diesen Vorhersagen sollen mögliche Resistenzen vermieden werden. Die Carl-Zeiss-Stiftung (CZS) fördert die Forschungsarbeiten in Heidelberg und Kaiserslautern für einen Zeitraum von sechs Jahren mit fünf Millionen Euro.

Hoch-invasive und aggressive Gehirntumoren, sogenannte Glioblastome, bestehen aus unterschiedlichen Arten von Krebszellen mit einer besonders hohen Plastizität. Sie besitzen damit die Fähigkeit, sich an Therapien anzupassen und Resistenzen zu entwickeln, sodass konventionelle Behandlungen wie die Chemo- oder Strahlentherapie versagen, wie Prof. Dr. Carl Herrmann erläutert. Er ist Leiter der Abteilung Bioinformatik am Institut für Pharmazie und Molekulare Biotechnologie der Universität Heidelberg und Partner in dem von der Carl-Zeiss-Stiftung geförderten Projekt „Artificial Intelligence for treating Cancer therapy Resistance“ (AI-Care). Das standortübergreifende Verbundvorhaben wird an der Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau und am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg koordiniert.

In der Verbindung von Einzelzell-Sequenzierungstechnologie und Methoden der KI wollen die beteiligten Wissenschaftler die molekularen Schlüsselprozesse, die die Plastizität von Glioblastomen regulieren, charakterisieren und modellieren. Das Team von Prof. Herrmann wird dabei die Daten, die aus der Einzelzellanalyse von künstlich gezüchtetem Glioblastomgewebe gewonnen werden, mithilfe von Methoden des Maschinellen Lernens verarbeiten. Auf der Grundlage eines daraus resultierenden Modells soll das Verhalten der Krebszellen kontrolliert, ihre Reaktion auf Medikamente vorhergesagt und personalisierte Therapien optimiert werden. Von ihrem Ansatz erhoffen sich die Wissenschaftler nicht nur neue Möglichkeiten bei der Behandlung von Glioblastomen und anderen Krebsarten, sondern auch neue Impulse für eine KI-unterstützte, personalisierte Präzisionsmedizin.

An den wissenschaftlichen Arbeiten sind insgesamt zehn Forschungsgruppen an den drei Projektstandorten in Heidelberg und Kaiserslautern-Landau beteiligt. Die Carl-Zeiss-Stiftung fördert die Forschungsarbeiten im Rahmen ihres Programms „CZS Durchbrüche: KI in der Gesundheit“. Mit der Ausschreibung verfolgt die Stiftung das Ziel, Universitäten in der Umsetzung innovativer und wissenschaftlich vielversprechender Grundlagenforschung im Bereich der KI-assistierten Gesundheitsforschung zu unterstützen.

Die Carl-Zeiss-Stiftung hat sich zum Ziel gesetzt, Freiräume für wissenschaftliche Durchbrüche zu schaffen. Als Partner exzellenter Wissenschaft unterstützt sie sowohl Grundlagenforschung als auch anwendungsorientierte Forschung und Lehre in den MINT-Fachbereichen (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik). 1889 von dem Physiker und Mathematiker Ernst Abbe gegründet, ist die Carl-Zeiss-Stiftung eine der ältesten und größten privaten wissenschaftsfördernden Stiftungen in Deutschland. Sie ist alleinige Eigentümerin der Carl Zeiss AG und SCHOTT AG. Ihre Projekte werden aus den Dividendenausschüttungen der beiden Stiftungsunternehmen finanziert.