Verbund

FLabNet - Föderierte Netzwerkmedizin für Labordaten in der pädiatrischen Onkologie

In der modernen Krebsforschung fallen immer umfangreichere Datensätze an (Big Data). Die Daten stammen unter anderem aus molekularen und biochemischen Analysen, Bildgebungsverfahren, klinischen Studien. Teilweise bilden diese Daten auch Krankheitsverläufe von Patientinnen und Patienten ab. Neue computergestützte Ansätze der Datennutzung, modernste Methoden der Künstlichen Intelligenz bzw. des Maschinellen Lernens bergen ein großes Potenzial bei der Analyse und Extraktion solcher forschungsrelevanten Informationen.

Mit dieser Förderrichtlinie im Rahmen der Nationalen Dekade gegen Krebs beabsichtigt das BMBF, Forschungsgruppen aus dem Bereich der Datenanalyse einen niederschwelligen Zugang zu hochqualitativen Daten aus der translationalen biomedizinischen Krebsforschung und der onkologischen Routineversorgung zu ermöglichen. Zeitgleich arbeiten Forschende aus den Bereichen der Datengewinnung und Datenanalyse eng zusammen, um klinisch relevante onkologische Fragen anzugehen. Darüber hinaus soll die Kultur des Datenteilens für Forschungszwecke gefördert werden.

In dem Projekt FLabNet werden die Bereiche der modernen Netzwerkmedizin und der föderierten Analyse von Labordaten kombiniert, um Krankheitsverläufe in der Kinderonkologie besser vorhersagen zu können. In der Netzwerkmedizin werden Krankheiten dabei anhand der zugrunde liegenden molekularen Mechanismen beschrieben und nicht wie bisher üblich auf Basis von Symptomen klassifiziert. Konkret geht es im Projekt um die bessere Vorhersage von Chemotherapie-induzierten Nebenwirkungen und die Früherkennung seltener bösartiger Erkrankungen. Basierend auf mehr als 54 Millionen Labormessungen von mehr als 500.000 Patientinnen und Patienten sollen personalisierte Netzwerke erstellt werden, die patientenspezifische Zusammenhänge und Abhängigkeiten von Gesundheits- und Krankheitsmerkmalen darstellen. FLabNet verwendet dafür den Kerndatensatz der Medizininformatik-Initiative, der an allen deutschen Universitätskliniken verfügbar ist und dezentral abgerufen werden kann.

Teilprojekte

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

Förderkennzeichen: 01KD2419A
Gesamte Fördersumme: 485.031 EUR
Förderzeitraum: 2024 - 2026
Projektleitung: Prof. Dr. David B. Blumenthal
Adresse: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Technische Fakultät, Department Artificial Intelligence in Biomedical Engineering, Professur für Biomedical Network Science
Werner-von-Siemens-Str. 61
91052 Erlangen

Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg

In FLabNet wird das Potenzial der algorithmischen Netzwerkbiologie und des verteilten maschinellen Lernens genutzt, um exemplarisch zwei offene Probleme in der pädiatrischen Onkologie zu adressieren: die Prädiktion von Chemotherapie-induzierten Nebenwirkungen wie neutropenischem Fieber und die Früherkennung seltener bösartiger Erkrankungen wie myeloproliferativer Neoplasmen. Basierend auf >54 Millionen Labormessungen für >500.000 Patientinnen und Patienten aus dem Kerndatensatz der deutschen Medizininformatik-Initiative (MII) werden personalisierte Netzwerke erstellt, wobei Knoten die einzelnen Messungen repräsentieren und Kanten patientenspezifische Relationen kodieren. Es wird davon ausgegangen, dass die entstehenden Graphendarstellungen patientenspezifische Spektra und Abhängigkeiten von Gesundheits- und Krankheitsmerkmalen erfassen. Die Netzwerke werden als Signaturen für netzwerkbasierte Prädiktoren wie Graph Kernel verwendet; und es werden föderierte Implementierungen der Prädiktoren bereitgestellt, die vollständig mit MII-Standards interoperabel sind. Das Konsortium kombiniert Expertenwissen auf den Gebieten der algorithmischen Systembiologie (FAU), der pädiatrische Onkologie (UKER), der quantitativen Analyse von Labordaten, des föderierten Lernens für die Biomedizin (Bitspark GmbH & FAU) und der professionellen Softwareentwicklung (Bitspark GmbH). Diese synergistischen Fähigkeiten werden es ermöglichen, Labordiagnostik mit computergestützter Systemmedizin und datenschutzfreundlichem maschinellen Lernens zu verbinden und so den Stand der Forschung in der quantitativen Asuwertung von Labordaten für die Präzisionsmedizin in der pädiatrische Onkologie und darüber hinaus voranzutreiben.

Bitspark GmbH

Förderkennzeichen: 01KD2419B
Gesamte Fördersumme: 176.000 EUR
Förderzeitraum: 2024 - 2026
Projektleitung: Dr. Julian Matschinske
Adresse: Bitspark GmbH, Forschung und Entwicklung
Gebersdorfer Str. 277
90449 Nürnberg

Bitspark GmbH

In FLabNet wird das Potenzial der algorithmischen Netzwerkbiologie und des verteilten maschinellen Lernens genutzt, um exemplarisch zwei offene Probleme in der pädiatrischen Onkologie zu adressieren: die Prädiktion von Chemotherapie-induzierten Nebenwirkungen wie neutropenischem Fieber und die Früherkennung seltener bösartiger Erkrankungen wie myeloproliferativer Neoplasmen. Basierend auf >54 Millionen Labormessungen für >500.000 Patientinnen und Patienten aus dem Kerndatensatz der deutschen Medizininformatik-Initiative (MII) werden personalisierte Netzwerke erstellt, wobei Knoten die einzelnen Messungen repräsentieren und Kanten patientenspezifische Relationen kodieren. Es wird davon ausgegangen, dass die entstehenden Graphendarstellungen patientenspezifische Spektra und Abhängigkeiten von Gesundheits- und Krankheitsmerkmalen erfassen. Die Netzwerke werden als Signaturen für netzwerkbasierte Prädiktoren wie Graph Kernel verwendet; und es werden föderierte Implementierungen der Prädiktoren bereitgestellt, die vollständig mit MII-Standards interoperabel sind. Das Konsortium kombiniert Expertenwissen auf den Gebieten der algorithmischen Systembiologie (FAU), der pädiatrische Onkologie (UKER), der quantitativen Analyse von Labordaten, des föderierten Lernens für die Biomedizin (Bitspark GmbH & FAU) und der professionellen Softwareentwicklung (Bitspark GmbH). Diese synergistischen Fähigkeiten werden es ermöglichen, Labordiagnostik mit computergestützter Systemmedizin und datenschutzfreundlichem maschinellen Lernens zu verbinden und so den Stand der Forschung in der quantitativen Asuwertung von Labordaten für die Präzisionsmedizin in der pädiatrische Onkologie und darüber hinaus voranzutreiben.