Mini-Organe und gro\u00dfe Daten bringt ein neues Forschungsprojekt zusammen. Es soll mit Hilfe sogenannter „KI“ die Medizinforschung voranbringen.
\nForschende der Philipps-Universit\u00e4t Marburg, von Helmholtz Munich, Helmholtz AI, und dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) wollen eine der bislang umfangreichsten frei zug\u00e4nglichen Bilddatensammlungen von Organoiden schaffen. Die Daten sollen helfen, KI-Modelle f\u00fcr die automatisierte Analyse der Mini-Organe zu entwickeln – und damit neue M\u00f6glichkeiten f\u00fcr die Krankheitsforschung, Medikamentenentwicklung und personalisierte Medizin er\u00f6ffnen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) f\u00f6rdert das Projekt „SCOPE-AI“ mit rund 330.000 Euro im Programm „Forschungsdaten und Software“.
\nOrganoide sind im Labor gez\u00fcchtete, dreidimensionale Miniaturmodelle menschlicher und tierischer Organe. Mit ihnen lassen sich Krankheiten untersuchen und Wirkstoffe testen. Zudem k\u00f6nnen sie dazu beitragen, Tierversuche zu reduzieren.
\nDie Auswertung der dabei entstehenden Mikroskopiebilder ist allerdings noch weitgehend Handarbeit: aufwendig, langsam und fehleranf\u00e4llig. K\u00fcnstliche Intelligenz k\u00f6nnte diese Analyse automatisieren. Daf\u00fcr fehlen jedoch bislang gro\u00dfe und vielf\u00e4ltige Datens\u00e4tze, in denen wichtige Zellstrukturen und -merkmale von Fachleuten markiert und zugeordnet sind. Solche Datens\u00e4tze sind notwendig, um leistungsf\u00e4hige KI-Modelle zu trainieren. Genau hier setzt „SCOPE-AI“ („Strukturierte, Ph\u00e4notyp- und Skalen-\u00fcbergreifende Organoid-Korpora als Grundlage f\u00fcr K\u00fcnstliche Intelligenz“) an.
\nAn der Philipps-Universit\u00e4t bringen Prof. Dr. Mareike Lehmann und Prof. Dr. Thomas Worzfeld ihre Expertise in der Untersuchung von Lungen- und Nierenorganoiden von Menschen und M\u00e4usen in das Vorhaben ein. Im Mittelpunkt ihrer Forschung steht der Einsatz k\u00fcnstlicher Intelligenz, um sichtbar zu machen, wie sich Zellen in den Mini-Organen entwickeln, welche Eigenschaften sie annehmen und wie sie ihren Zustand ver\u00e4ndern k\u00f6nnen. Daf\u00fcr kombinieren sie verschiedene Mikroskopieverfahren mit KI-basierter Bildanalyse.
\n„Wir wollen mit Hilfe der k\u00fcnstlichen Intelligenz erkennen und messen, wie sich Epithelzellen verhalten, entwickeln und organisieren“, erkl\u00e4rte Prof. Dr. Mareike Lehmann vom Institut f\u00fcr Lungenforschung der Philipps-Universit\u00e4t. „So k\u00f6nnen wir Ver\u00e4nderungen sichtbar machen, die mit herk\u00f6mmlichen Methoden nur schwer zu erfassen sind.“
\nProf. Dr. Thomas Worzfeld vom Pharmakologischen Institut der Philipps-Universit\u00e4t Marburg erg\u00e4nzte: „Unser Ziel ist es, daf\u00fcr KI-gest\u00fctzte Verfahren zu entwickeln, die sich auf viele verschiedene Organe \u00fcbertragen lassen. Damit wollen wir neue M\u00f6glichkeiten schaffen, um besser zu verstehen, wie flexibel Zellen auf Ver\u00e4nderungen reagieren und welche Rolle diese Anpassungsf\u00e4higkeit f\u00fcr die Funktion von Organen spielt.“
\nDas Projekt erzeugt drei frei zug\u00e4ngliche Datens\u00e4tze, die jeweils auf eine konkrete Anwendung zugeschnitten sind. Alle Datens\u00e4tze werden unter offener Lizenz ver\u00f6ffentlicht. Unter anderem geschieht das \u00fcber die „NFDI4BIOIMAGE“-Infrastruktur und „Zenodo“.
\nDamit Forschende die Daten direkt nutzen k\u00f6nnen, stellt das Team zudem Basis-KI-Modelle, Annotationswerkzeuge und Beispiel-Workflows bereit. Das Projekt folgt so dem Ansatz von Helmholtz AI, KI-Methoden und -Ressourcen offen und breit f\u00fcr die Lebenswissenschaften verf\u00fcgbar zu machen.
\n„Organoide sind ein vielversprechendes Werkzeug f\u00fcr die biomedizinische Forschung, doch ihre Bilder werden bis heute gr\u00f6\u00dftenteils von Hand ausgewertet“, erl\u00e4uterte Dr. Marie Piraud. „KI kann das schneller und objektiver, braucht daf\u00fcr aber gute Trainingsdaten, und genau diese fehlen bislang Mit SCOPE-AI stellen wir solche Daten aus verschiedenen Organen und Laborbedingungen frei zur Verf\u00fcgung. Denn offene, gut dokumentierte Ressourcen bringen die gesamte Forschungsgemeinschaft weiter.“
\nPiraud ist Leiterin des KI-Beratungsteams f\u00fcr Gesundheit bei Helmholtz AI (am Standort Helmholtz Munich) und Co-Leiterin des Clinical AI Consultant Teams bei AI for Health. „SCOPE-AI“ wurde gemeinsam von vier Antragsteller*innen eingeworben. Das waren Dr. Marie Piraud von der Helmholtz AI, Helmholtz Munich, Prof. Dr. Mareike Lehmann vom Biomedizinischen Forschungszentrum der Philipps-Universit\u00e4t Marburg, Prof. Dr. Thomas Worzfeld vom Pharmakologischen Institut der Philipps-Universit\u00e4t Marburg und Dr. Jens Puschhof von der Nachwuchsgruppe Epithel-Mikrobiom-Interaktionen am DKFZ Heidelberg. Das Konsortium verbindet KI-Expertise mit langj\u00e4hriger Erfahrung in der Organoid-, Lungen-, Nieren- und Darmforschung.<\/p>\n
* pm: Philipps-Universit\u00e4t Marburg<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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