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Früherkennung von Tumoren

Projekt OPTOPROBE: Entwicklung einer Software, um Krebserkennung zu verfeinern und zu beschleunigen

Von 2009 bis 2013 arbeitete das Competence Center Optimized Systems um Dr. Markus Borschbach gemeinsam mit Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen erfolgreich in dem BMBF mit Millionenbudget geförderten Konsortium OPTOPROBE. Ziel dieses mdeizinischen Projekts war es, auch kleinste Krebstumore sehr schnell erkennen und besonders schonend – zugleich mit den eingesetzten Diagnoseinstrumenten – beseitigen zu können. Im Zentrum stand die Entwicklung von intelligenten Sonden, bestehend aus kleinen Proteinen, sogenannten Peptiden. Diese Peptide werden so lange einem systematischen Evolutionsprozess unterzogen, bis sie in der Lage sind, sich im Körper gezielt an Krebszellen anzuheften und sie mit Farbstoffen zu markieren.

 

Eine für weitere Analysen markierte Darmkrebszelle

Eine für weitere Analysen markierte Darmkrebszelle

Dem FHDW-Team fiel die Aufgabe zu, eine Software zu entwickeln, die diese Variationen der Peptide generiert sowie die geeigneten neuen Proteine erkennt und auf Basis der Laborwerte auswählt. Benötigt wurde vor allem die IT-Expertise in den Bereichen "Evolutionäre Algorithmen" und "Selbstlernende Verfahren". Durch den Einsatz der Software sollte das Vorgehen wesentlich verfeinert und vor allem beschleunigt werden.

Beim Abschlusstreffen des Verbundprojektes im Juni 2013 im Forschungszentrum Borstel wurde konstatiert: Die Konzeption des Verbundprojektes war erfolgreich, die aufgestellten Hypothesen richtig. Darüber herrschte bei den Verbundprojektpartnern GeSIM (Automatisierte Analyse und Synthese; Dresden), LMTB (Optische Auslesesysteme; Berlin), ATTO-TEC (Farbstoffe; Siegen) und R-Biopharm (Marker; Darmstadt) sowie dem Competence Center Optimized Systems (FHDW in Bergisch Gladbach) Einigkeit. Tatsächlich konnte die Eignung peptidischer Marker nachgewiesen werden. Die Identifikation geeigneter Aminosäureketten innerhalb des Forschungslaboratoriums der Arbeitsgruppe von Verbundkoordinator PD Dr. Andreas Frey (Leibniz-Zentrum für Medizin und Biowissenschaften) erfolgte durch Nutzung der Evolutionsplattform, die innerhalb des Datenanalyselabs des Competence Centers der FHDW in Bergisch Gladbach entwickelt wurde.

Im Rahmen des Abschlusstreffens, bei dem Susanne Rosenthal und Dr. Markus Borschbach die FHDW-Ergebnisse präsentierten, wurde dem Competence Center Optimized Systems eine lebenslange Kooperation durch Dr. Andreas Frey angeboten. Damit ist eine Fortsetzung der langfristigen Zusammenarbeit – datierbar ist die erste Forschungskooperation mit Dr. Markus Borschbach auf das Jahr 1999 – absehbar. Bereits genehmigt ist darüber hinaus ein OPTOPROBE-Anschlussprojekt unter Beteiligung der FHDW.

Auf dem Workshop Evostar im April 2013 in Wien stellten Dr. Markus Borschbach und Susanne Rosenthal die Forschungsergebnisse des Competence Centers auf dem Gebiet Evolutionärer Algorithmen vor. Als Referenten waren sie auch im Juli 2013 am Workshop "Evolve" in Leiden (Niederlande) beteiligt.

Konferenz BIOTECHNO in Chamonix

Im April 2014 präsentierten Dr. Markus Borschbach und Susanne Rosenthal auf der Konferenz BIOTECHNO in Chamonix (Frankreich) ihre Veröffentlichung über die Software OPTOPROBE  zur Peptidoptimierung. Die Veröffentlichung umfasste eine empirische Untersuchung über den Zusammenhang zwischen Populationsgröße und Selektion des genetischen Algorithmus. Gleichzeitig wurde ein neuer Konvergenzindikator zur Auswertung dieser empirischen Untersuchungen eingeführt und seine mathematischen Eigenschaften diskutiert.