Personalisierte Medizin: Effektiv durch KI in der Transplantationsmedizin – Neue Vorhersagemodelle
Wenn eine Strahlen- oder chemotherapeutische Behandlung von Leukämien oder
Lymphomen keinen ausreichenden Erfolg bringt, ist Transplantation von
Knochenmark- oder Blutstammzellen zumeist die einzige Chance auf Heilung.
Ein Großteil der Patienten stirbt bisher leider trotz Transplantation, oft
durch spontan auftretende Infektionen, Transplantat-gegen-Empfänger-
Reaktion und Rezidive. Neuartige Vorhersagemodelle für den individuellen
Krankheitsverlauf, wie sie im Forschungsprojekt »XplOit« entwickelt
werden, prognostizieren Auftreten und Ausmaß der genannten Risiken und
ermöglichen Transplantationsmedizinern so eine frühzeitige,
lebenserhaltende Intervention bei gefürchteten Komplikationen.
Projektverbund stellt innovative IT-Plattform zur klinischen
Datenintegration, Modellentwicklung und Validierung bereit -
Präsentation der Forschungsergebnisse auf der Jahrestagung der
Europäischen Gesellschaft für Blut- und Knochenmarktransplantation
Die neue Datenintegrations-, Modellentwicklungs- und Validierungsplattform
»XplOit«, die ein Projektverbund unter der Federführung des Fraunhofer-
Instituts für Biomedizinische Technik IBMT bereitstellt, erleichtert die
Entwicklung und Überprüfung dieser Vorhersagemodelle. Die innovative
Plattform bereitet Datenbestände so auf, dass sie für die
systemmedizinische Forschung nutzbar werden. Durch wirksame prädiktive
Modelle für Komplikationen nach Stammzelltransplantation schafft das
Verbundprojekt »XplOit« die Grundlagen für den künftigen Einsatz von
Künstlicher Intelligenz in der Transplantationsmedizin. Das
»XplOit«-Konsortium präsentiert seine bisherigen Projektergebnisse am 25.
März auf dem 45th Annual Meeting of the European Society for Blood and
Marrow Transplantation in Frankfurt (Messe Frankfurt, Forum Ebene C, Raum
Kolleg, 14:30-15:45 Uhr, http://www.xploit-idsem.de/xpl
dem-ebmt-am-25-maerz-2019.html
allogene Stammzelltherapie liefern tragfähige Ergebnisse und werden auf
einem Workshop zusammen mit der »XplOit«-Plattform vorgestellt.
Neue und wirksame Vorhersagemodelle
Die »XplOit«-Plattform wurde in den letzten 3 Jahren für die Entwicklung
und Validierung von Vorhersagemodellen zur Verbesserung der Behandlung
nach Stammzelltransplantation zugeschnitten. Die Transplantation
blutbildender Stammzellen von Spendern wird beispielsweise zur Therapie
verschiedener Formen der Leukämie eingesetzt. Krankheitsrückfälle sind
gefürchtet. Erste präzise Vorhersagemodelle, die individuell für jeden
Patienten mögliche Komplikationen voraussagen, werden 2019 in der
»XplOit«-Plattform verfügbar sein. Damit können lebensbedrohliche
Komplikationen schneller erkannt und frühzeitiger als heute behandelt
werden, wie zum Beispiel die gefürchtete Transplantat-gegen-Wirt-Reakti
Projektkoordinator Stephan Kiefer erklärt: »Die umfangreiche Analyse von
Patientendaten schafft erstmals die Option für die Vorhersage des
individuellen Krankheitsverlaufs. Mit den Prototypen der Vorhersagemodelle
gehen wir im März in die klinische Validierung und verfeinern unsere
Ergebnisse«.
Das BMBF-Projekt »XplOit« erleichtert und beschleunigt den aufwändigen
Prozess der Bereitstellung und Zusammenführung klinischer Daten, der
Modellentwicklung und deren Validierung sowie Verfügbarmachung für die
klinische Nutzung. Mit einer neu entwickelten Generation
fortschrittlicher, sogenannter semantischer Datenintegrations- und
Informationsextraktionswerkzeu
können Kliniker bei der Diagnose und Behandlung ihrer Patienten
unterstützen. Für die Entwicklung dieser mathematischen Vorhersagemodelle
müssen in großem Umfang unterschiedlichste klinische Patientendaten aus
den Informationssystemen zusammengetragen, harmonisiert und analysiert
werden. Dabei ist im vorliegenden Projekt »XplOit« der Datenschutz beim
Umgang mit persönlichen und sensiblen Patienteninformationen
sichergestellt. Die aus der Analyse der Daten gewonnenen komplexen
Vorhersagemodelle werden zunächst im weiteren Verlauf des Projekts
validiert und auf ihre Vorhersagegenauigkeit hin überprüft, bevor sie in
der Praxis erfolgreich eingesetzt werden können.
Partnerschaftliche Forschung für XplOit
Das Verbundvorhaben »XplOit« wird von einem international erfahrenen,
multidisziplinären Team von Experten aus den Bereichen Medizin,
Systembiologie, Computerlinguistik sowie Medizin- und Bioinformatik
umgesetzt. Es wird vom Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik
IBMT koordiniert, das die Federführung bei der Entwicklung der
»XplOit«-Plattform innehat und Kernkomponenten zur Informationsextraktion,
-integration und -analyse beiträgt. Das Institut für Formale Ontologien
und Medizinische Informationswissenschaft der Universität des Saarlandes
ist hauptverantwortlich für das sogenannte Semantische
Integrationsframework der Plattform. Die Firma Averbis trägt Werkzeuge zur
Informationsextraktion aus klinischen Textdokumenten bei. Informatiker der
Klinik für Pädiatrische Onkologie und Hämatologie der Universität des
Saarlandes sind zuständig für Datenschutz und entwickeln
Pseudonymisierungstools und die Modellierungswerkbank des Systems. Die
Modellentwicklung selbst erfolgt durch die Abteilung Methoden der
Medizininformatik der Eberhard-Karls-Universität Tübingen und die
Klinische Pharmazie der Universität des Saarlandes. Klinische Expertise
und Daten werden durch die Klinik für Knochenmarktransplantation und das
Institut für Virologie des Universitätsklinikums Essen sowie durch die
Klinik für Innere Medizin I – Onkologie, Hämatologie, Klinische
Immunologie, Rheumatologie und das Institut für Virologie der Universität
des Saarlandes bereitgestellt. Die klinischen Partner werden ab März 2019
unter Koordination durch das Institut für Virologie der Universität des
Saarlandes die mit Hilfe der »XplOit«-Plattform entwickelten prädiktiven
Modelle für die Stammzelltransplantation validieren.
XplOit wird im Rahmen der Initiative i:DSem – Integrative Datensemantik in
der Systemmedizin vom Bundesministerium für Bildung und Forschung
gefördert.
Laufzeit: 01.03.2016 - 28.02.2021, Projektwebseite: http://www.xploit-
idsem.de/
Fraunhofer IBMT
Das Fraunhofer-Institut für Biomedizinische Technik IBMT ist ein Geräte-
und Technologieentwickler für die Lösung von individuellen Forschungs- und
Entwicklungsaufgaben aus den Gebieten Biomedizin-/Medizintechnik,
molekulare und zelluläre Biotechnologie, Bioprozesse & Bioanalytik,
Kryo(bio)technologie und Nano(bio)technologie, Ultraschall-Technik,
Biomedizinische Mikrosysteme, Neuroprothetik und Implantate,
Gesundheitsinformationssysteme
sowie Laborautomatisierung inklusive in-line/ on-line-Prozessüberwachung.
Das Fraunhofer IBMT arbeitet seit über 15 Jahren auf dem Gebiet der
Stammzellforschung und verfügt über umfangreiche Zelllinienbestände in
industriell und klinisch strukturierten Biobanken zur Tieftemperaturablage
wertvoller Proben (Flüssigkeiten, Zellen, Gewebefragmente).
