Die in den letzten Jahren erzielten Fortschritte bei der Behandlung von metastasierenden Melanomen zeigen bisher nur eine kurzzeitige Verbesserung des Krankheitsbildes bei Hirnmetastasen. Der MelBrainSys-Juniorverbund wird daher einen hoch innovativen, systemmedizinischen Ansatz entwickeln, der verschiedene Techniken aus den Bereichen der medizinischen Bioinformatik, Dermatoonkologie, Immunologie und Neuroonkolgie integriert, um neue Ansatzpunkte für die Behandlung von Melanom-Hirnmetastasen zu entwickeln. Es kann dabei auf molekulare Daten einer weltweit einzigartigen Kohorte von 20 patientenspezifischen Melanom-Metastase-Paaren (Hirn vs. Nichthirn) zurückgegriffen werden. Es wird die Analyse der Multi-Omics-Daten (Transkriptom, Methylom, DNA-Mutationen) der Melanom-Metastase-Paar-Kohorte durchgeführt, um Driver-Kandidatengene und Schlüsselsignalwege zu identifizieren, die Hirn- von Nichthirnmetastasen unterscheiden und für die Entwicklung neuer Therapieansätze genutzt werden können. Methodisch wird dabei auf die Entwicklung von Hidden Markov Modellen für die personalisierte von einzelnen Metastase-Paaren zurückgegriffen und weiterhin einen netzwerkbasierten Ansatz auf Basis von öffentlich verfügbaren Melanom-Omics-Profilen des TCGA (The Cancer Genome Atlas) etabliert. So sollen für einzelne Metastase-Paare und Subgruppen von Metastasen Driver-Kandidatengene identifiziert werden. Darüber hinaus werden die von den Verbundpartnern bereitgestellten validierten Biomarker und phänotypische Charakteristiken von behandelten Melanomzellen genutzt, um einen Algorithmus für die Prädiktion der potenziellen Wirksamkeit von therapeutischen Interventionen für individuelle Hirnmetastasen zu entwickeln. Diese werden in enger Zusammenarbeit mit den Verbundprojektpartnern auf Basis einer retrospektiven Studie und im Rahmen eines Mausmodells validiert.