Der Forschungsschwerpunkt E (FSP-E) bündelt angewandte und translationale Forschungsgruppen der Onkologischen Bildgebung, Radioonkologie und Datenwissenschaft. Der FSP-E ist ein wichtiger Schwerpunkt am DKFZ, der Forschung von der Grundlagenforschung auf biophysikalischer und molekularer Ebene über die präklinische Forschung bis hin zu klinischen Studien an Patienten im Bereich der Bildgebung und Strahlenbehandlung von Krebspatienten durchführt.
Innerhalb des multidisziplinären Forschungsprogramms gibt es vier Teilbereiche, deren gemeinsames Ziel es ist, die Diagnose und die Therapie von Tumorerkrankungen für den individuellen Patienten zu optimieren:

• Radiologische Bildgebung:
  Konzentriert sich auf die Entwicklung von Technologien zur Bildgebung wie Sonographie (US), Magnetresonanztomographie (MRI), Computer-tomographie (CT) und Positronenemissionstomographie (PET), um eine bessere anatomische und funktionelle Darstellung des Krebses im Patienten zu ermöglichen. Die multiparametrische Bildgebung wird zur frühzeitigen Krebserkennung, zur genauen Lokalisierung von Krebsherden, zur Beurteilung der Ausbreitung sowie zur biologischen Tumorcharakterisierung eingesetzt. Diese Informationen werden in interdisziplinärer Kooperation mit verschiedenen klinischen Partnern für eine individuelle Therapieplanung, Anleitung, Überwachung und Nachsorge am Patienten eingesetzt.
• Radioonkologie:
  Konzentriert sich auf die Entwicklung neuer therapeutischer Methoden und Technologien mit Photonen oder Ionenstrahlen (Protonen, Kohlenstoffionen und andere). Von der Grundlagenforschung in der Biophysik und molekularen Strahlenbiologie bis zur Integration räumlicher, zeitlicher und biologischer Informationen in die Strahlentherapieplanung und Ergebnisanalyse von klinischen Studien wird das gesamte radioonkologische Forschungsfeld abgedeckt. Ein wichtiges Gebiet ist die personalisierte und adaptive Strahlentherapie zur Berücksichtigung von Bewegung, Größenänderung und funktioneller Veränderung des Tumors zwischen und während der Bestrahlungen mittels MR-geführter Strahlentherapiesysteme. In-vivo-Überwachungssysteme auf der Basis sekundärer Strahlungsemission oder direkter Bildgebung werden zur verbesserten Ionentherapie entwickelt.
• Computer-assistierte biomedizinische Bildverarbeitung:
  Konzentriert sich auf maschinelles Lernen und Informationsverarbeitung, mit dem besonderen Ziel, die Versorgung von Krebspatienten durch systematische Datenanalyse zu verbessern. Aufbauend auf Fortschritten in den chirurgischen, radiologischen und klinischen Datenwissenschaften, wie z.B. Bildinterpretation, ganzheitliche Datenverarbeitung und semantische Modellierung, wird eine IT-Plattformtechnologie entwickelt, um die heterogenen Patientendaten einschließlich molekularer Merkmale und Prozessdaten zu integrieren.
• Nuklearmedizin:
  Konzentriert sich auf den Entwurf, die Entwicklung und die vorklinische Bewertung neuartiger Zielmoleküle und theranostischer Radiopharmazeutika für die Bildgebung (PET & SPECT), die Krankheitsstratifizierung und die gezielte Radionuklidtherapie (TRNT) von disseminiertem Krebs sowie auf die klinische Umsetzung der vielversprechendsten Kandidaten. Die TRNT ist eine gut geeignete Behandlungs-Option, bei der Radionuklide über spezifische Bindemoleküle zu bestimmten Tumor-spezifischen Zielstrukturen (Rezeptoren, Antigene, Enzyme oder andere molekulare Strukturen) geleitet werden. Während externe Bestrahlung (konventionelle Strahlentherapie) sehr wirksam ist, um lokal begrenzte Tumore zu behandeln, hat sich TRNT als eine effektive therapeutische Strategie bei Tumoren entwickelt, die bereits gestreut und Metastasen entwickelt haben.

Zusätzlich zu den Forschungsansätzen innerhalb des FSP-E gibt es eine enge Zusammenarbeit zwischen den Forschern des DKFZ und den Mitarbeitern des Universitätsklinikums Heidelberg und des Nationalen Centrums für Tumorerkrankungen (NCT). Weitere Kooperationen bestehen innerhalb des Netzwerkes des Deutschen Krebskonsortiums (DKTK). Die klinisch-translationalen Gruppen innerhalb des FSP-E ermöglichen die rasche Übernahme neuer Forschungsergebnisse in das klinische Umfeld der Universitätsmedizin in Heidelberg und Mannheim.