Abteilung Künstliche Intelligenz in der Onkologie
Prof. Dr. Moritz Gerstung
Maps of distinct breast cancer clones detected by Base-Specific In Situ Sequencing (http://dx.doi.org/10.1101/2021.04.16.439912)
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Unsere Abteilung untersucht mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz und Big Data, wie Tumoren wachsen und sich im Laufe der Zeit verändern.
Krebs entsteht nach den Regeln der Evolution - Mutation und Selektion. Dennoch ist wenig bekannt über den zeitlichen Ablauf dieser Prozesse, die Mechanismen, durch die Mutationen das Wachstum von Krebszellen verursachen, und darüber, wie man den zukünftigen Verlauf dieses Prozesses am besten vorhersagen und beeinflussen kann.
Ein detailliertes Verständnis dieser Prozesse erfordert die Kenntnis großer Informationsmengen auf verschiedenen Ebenen. Das Genom einer Zelle besteht aus sechs Milliarden DNA Basenpaaren. Tausende von genetischen und epigenetischen Veränderungen der DNA führen zu einer Reihe von molekularen Veränderungen in jeder einzelnen Zelle. Darüber hinaus sind Tumoren ein Ökosystem aus Milliarden mutierter und normaler Zellen, die über zelluläre Kontakte und Signalmoleküle miteinander interagieren.
Die Erfassung und Modellierung dieser Informationen erfordert daher spezielle Algorithmen des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz. Unser Hauptaugenmerk liegt auf der Entwicklung solcher Algorithmen und der Durchführung groß angelegter Datenanalysen zum Verständnis der Krebsevolution. Die Abteilung trägt auch dazu bei, genomische und molekulare Daten mit Einzelzell- und räumlicher Auflösung zu generieren, diese Daten bilden die Grundlage unserer Forschung.
Zu den spezifischen Forschungsprojekten der Abteilung gehört die Einrichtung einer neuen raumauflösenden Genomikplattform für die Datenerzeugung und -analyse. Dies wird ein entscheidender Faktor für die Entschlüsselung der Krebsevolution sein und die Geheimnisse des Ökosystems Krebs lüften. Darüber hinaus untersuchen wir, wie unser Wissen über den natürlichen Verlauf und die Entstehung von Krebs für die Früherkennung und die Krebsprävention genutzt werden kann. Schließlich beschäftigen wir uns mit der Entstehung von Mutationen in einzelnen Zellen, um die allerersten Schritte der Krebsentwicklung zu verstehen.
