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SMART-CARE – Ein systemmedizinischer Ansatz zur Stratifizierung des Rückfalls von Krebserkrankungen

Verbundkoordinator: Prof. Dr. Jeroen Krijgsveld

Verantwortlichkeit IMI: Prof. Dr. Petra Knaup

Verbundpartner:
Universitätsklinikum Heidelberg
Universität Heidelberg
Centre for Organismal Studies (COS) Heidelberg
Center for Mass Spectrometry and Optical Spectroscopy (CeMOS), Hochschule Mannheim
Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Heidelberg
European Molecular Biology Laboratory (EMBL), Heidelberg

Webseite: smart-care.mscoresys.de

Förderer: BMBF
Förderkennzeichen: 031L0212A

Kurzbeschreibung:
Im Rahmen des Verbundprojekts SMART-CARE soll ein lokaler Forschungskern für Massenspektrometrie in der Systemmedizin im Raum Heidelberg und Mannheim aufgebaut werden. Sein Schwerpunkt wird auf der Erforschung des Rückfallrisikos bei Krebserkrankungen liegen. Kommt es nach einer Krebstherapie zu einem Wiederauftreten der Krankheit, steigt das Sterberisiko drastisch an. Die Höhe des Rückfallrisikos ist dabei individuell verschieden. Durch die Charakterisierung genomischer Veränderungen in Tumoren konnte in der Vergangenheit die Rückfall-Risikoabschätzung und die Entwicklung neuer Therapien bereits verbessert werden. Um jedoch komplexe dynamische Prozesse der Krankheitsprogression vorhersagen oder Strategien für eine maßgeschneiderte personalisierte Krebstherapie vorschlagen zu können, werden weitere Informationen benötigt. Einen vielversprechenden Ansatz dafür stellt die quantitative Analyse von Proteinen und Stoffwechselprodukten mit massenspektrometrischen Methoden in Kombination mit mathematischen Modellen und künstlicher Intelligenz dar.

Hier setzt SMART-CARE an: Die noch immer vorhandenen zahlreichen technologischen und logistischen Herausforderungen beim Einsatz der Massenspektrometrie in der Klinik sollen durch die Entwicklung standardisierter Pipelines überwunden werden. Es ist geplant, zunächst eine robuste Massenspektrometrie-Pipeline zu etablieren, mit der die Reproduzierbarkeit der Probenanalysen künftig gewährleistet wird. Durch die integrative Analyse der komplexen Massenspektrometrie-Daten sollen verschiedene molekulare Marker in Gewebeproben und Körperflüssigkeiten identifiziert werden. Diese Marker sollen anschließend genutzt werden, um anhand eines mathematischen Modells die individuelle Rückfallwahrscheinlichkeit für vier bedeutende Bereiche von Tumorerkrankungen (Blut, Lunge, Gehirn sowie Sarkom) zu ermitteln.

Arbeitspaket 5: Infrastruktur für Datenmanagement

Beteiligte Partner:
Prof. Dr. Petra Knaup, Institut für Medizinische Informatik
Prof. Dr. Sascha Dietrich, Klinik für Hämatologie, Onkologie und Rheumatologie, Universitätsklinikum Heidelberg

Zentrale Aufgabe der IT-Infrastruktur ist es, massenspektrometrische Daten mit den vorhandenen genomischen und klinischen Daten zu verknüpfen. Dazu wird ein zentrales Datenrepositorium (SMART-LDR) aufgebaut und bereitgestellt, das als zentrale Plattform für die verschiedenen Projektpartner dient, insbesondere zum Austausch zwischen den datenerzeugenden und datenauswertenden Projektteams. Klinische Daten aus verschiedenen heterogenen Quellen, wie klinischen Studien oder der Dokumentation für die klinische Routine, müssen semantisch interoperabel abgelegt werden, damit sie gemeinsam mit den hochdimensionalen Metabolom- und Proteom-Daten ausgewertet werden können. Das zentrale Datenrepositorium SMART-LDR soll einen einfachen Zugang zu pseudonymisierten heterogenen Daten bieten.

Die Hauptziele in AP5 sind:

  1. Aufbau eines umfassenden Daten-Repositoriums und Verknüpfung von Massenspektrometrie-Daten mit genomischen und klinischen Daten.
  2. Zentrale standardisierte Datendefinitionen für die klinischen Daten der verschiedenen Partner
  3. Strukturierte Dokumentation der klinischen Daten in klinischer Routine
  4. Konzepte für Datenzugriff, Datennutzung und Datensicherheit

Laufzeit: 2020-2025

Mitarbeiter des Instituts: A. Dudchenko, M. Ganzinger, F. Ringwald