Information-based Medicine - Berlin

Das ForMaT-Vorhaben

Fast täglich erschließt die Forschung neue Informationsquellen über den menschlichen Organismus und die in ihm ablaufenden Prozesse. Die explosionsartig wachsende Datenmenge stellt nicht nur eine Herausforderung für die Computerwissenschaften dar, sondern auch für die Medizin selbst: Denn die erhobenen Massendaten werden nur minimal genutzt, so dass medizinisch entscheidend wichtige Zusammenhänge im Datenmeer untergehen. Für die Medizin wird sich jedoch die Nutzung der versteckten Möglichkeiten zu einem starken Wachstumssektor entwickeln, in dem ein hohes wirtschaftliches Potential steckt. Viel genauere, patientenspezifische Diagnosen und Therapien werden in Zukunft möglich sein, für die auch eine hohe individuelle Zahlungsbereitschaft besteht.
 
Obwohl die potentiellen Möglichkeiten nicht grundsätzlich in Frage stehen, wurden auf diesem Gebiet in den vergangenen Jahren viele Erwartungen enttäuscht. So ist etwa die Euphorie um Biomarker, die auf Proteomanalysen basieren, deutlich abgeflaut, weil immer neue technische Schwierigkeiten in der Datenauswertung auftreten und sich viele als Durchbruch gefeierte Studien nicht reproduzieren lassen. Diese Probleme ergeben sich meist aus Qualitätsmängeln bei der Datenerfassung und -auswertung.

Hier kann die Mathematik Entscheidendes leisten. Gemeinhin als eher praxisfern bekannt, sind ihre Ansätze besonders im Bereich der „information-based medicine“ wegweisend. Die ForMaT-Initiative steht für anwendungsgetriebene, interdisziplinäre Forschung an der Schnittstelle zwischen Mathematik und Informatik und Medizin und Pharmakologie mit einem Fokus auf Modell- und Datenintegration.

Die Ziele

Das Innovationslabor im Rahmen der Phase 2 des ForMaT-Vorhabens hat als Ziel die Entwicklung einer patientenspezifischen, qualitätsgesicherten Datenerfassung (Dateneingang), deren Analyse sowie eine domänenspezifische Reportgenerierung (Datenausgang) für Mediziner, Pharmazeuten und in diesem Bereich tätige Unternehmen.

Die thematischen Schwerpunkte

Das Innovationslabor setzt sich aus drei Forschungsgebieten zusammen:
  • Proteom-basierte Fingerprints

    Im Verwertungsgebiet „Proteom-basierte Fingerprints“ verfügt das Innovationslabor über sehr umfangreiche Vorarbeiten in einem oft kritisch betrachteten und recht offenen Marktsegment. Die geplante Dienstleistung wird schrittweise von Kompetenzzentren aus auf (Fach-)Arztpraxen ausgedehnt werden. Zusammen mit klinischen Partnern werden Standards der Blutabnahme und -bearbeitung entwickelt, die den problematischen Einfluss der Proteaseaktivität auf die Diagnose minimieren sollen. Zusätzlich existiert bereits eine rudimentäre Version einer Datenverarbeitungspipeline mit einem breiten Repertoire an mathematischen Methoden zur Fingerprint-Erkennung sowie Techniken zur multidimensionalen Massendatenverarbeitung von tausenden von Massenspektren.
     
    Forschungsziel auf diesem Gebiet, ist die Weiterentwicklung der bisherigen Pipeline bis zu einem professionellen Einsatz bei der Analyse von standardisierten Blutproben in der klinischen Diagnostik. Dabei wird der Fokus auf ein verbessertes Verständnis des Einflusses von Geräteparametern, eine verlässliche Signifikanzanalyse von Fingerprints und die Entwicklung weiterer Biomarker gelegt.
  • Nicht-invasive Frühdiagnose von Herz-Kreislauferkrankungen

    Im Gebiet „Nicht-invasive Frühdiagnose von Herz-Kreislauferkrankungen“ steht die Entwicklung eines medizintechnischen Geräts für Check-up-Untersuchungen, das zur Früherkennung von Herz-Kreislauferkrankungen eingesetzt und direkt an medizinische Einrichtungen vertrieben werden kann, im Mittelpunkt.

    Forschungsziel ist hier die Verbesserung eines bereits rudimentär vorhandenen, im Patentanmeldungsprozess befindlichen Verfahrens, das die physiologischen Eigenschaften des menschlichen Herz-Kreislaufsystems bei bestimmten Erkrankungen beschreibt.
  • Pharmakokinetische Modellierung

    Im Forschungsgebiet der „Pharmakokinetischen Modellierung“ soll die bisher entwickelte Simulations- und Modellierumgebung um eine umfangreiche Modell- und Datenintegrationsbibliothek ergänzt werden. Dazu wird ein Community-Ansatz mit einer internen Qualitätsabsicherung verbunden. Im Fokus steht die Erstellung eines Softwareprodukts, das an die forschenden Pharmaunternehmen auslizensiert und bzw. oder für entsprechende Beratungsleistungen verwendet werden soll.

    Forschungsziel ist die Weiterentwicklung der bisherigen „in silico-Werkzeuge“, um möglichst spezifisch auf die physiologischen Eigenschaften unterschiedlicher Patientengruppen einzugehen und die klinische Studienphase vorbereiten zu können.

Die Partner

Bei der Umsetzung der Zielsetzungen des Innovationslabors sind eine Reihe von Partnereinrichtungen maßgeblich beteiligt. Zu diesen gehören u.a.:

  • Institut für Laboratoriumsmedizin, Klinische Medizin und Molekulare Diagnostik des Universitätsklinikums Leipzig
  • Bruker Daltonics GmbH
  • Computing in Technology GmbH (CiT)
  • IBM Deutschland GmbH
  • DFG Research Center MATHEON   

Kontakt

Prof. Dr. Christof Schütte
Freie Universität Berlin
Fachbereich Mathematik und Informatik
BioComputing Gruppe
Arnimallee 6
14195 Berlin
Telefon: +49 (0) 30 838-75367
Telefax: +49 (0) 30 838-75412
E-Mail: schuette[at]mi.fu-berlin.de