Warum verstummen manche Neuronen bei Alzheimer? Wie lässt sich die Therapieplanung bei einer Strahlentherapie mit KI-Unterstützung verbessern? Fragen wie diesen widmen sich zwei Forschungsprojekte am TUM Klinikum Rechts der Isar, die künftig mit den renommierten ERC Starting Grants des Europäischen Forschungsrats (European Research Council) gefördert werden.
Foto: PD Dr. Jan Peeken, Geschäftsführender Oberarzt in der Klinik für RadioOnkologie des TUM Klinikums Rechts der Isar. © Kathrin Czoppelt, TUM Klinikum
Forschende der Technischen Universität München (TUM) haben seit 2007 insgesamt 254 ERC Grants eingeworben. Diese werden jährlich in verschiedenen Kategorien vergeben. Mit Starting Grants unterstützt der ERC exzellente Forschende, die am Beginn ihrer Karriere stehen. Sie sind mit bis zu rund 1,5 Millionen Euro dotiert.
Projekt AI-PIONEER – PD Dr. Jan Peeken
Eine Strahlentherapie wird bei etwa der Hälfte aller Krebspatientinnen und -patienten eingesetzt. Die präzise Definition des zu bestrahlenden Gewebes hat einen entscheidenden Einfluss auf den Behandlungserfolg: während der Tumor komplett behandelt werden muss, soll gesundes Gewebe geschont werden.
Im Projekt AI-PIONEER entwickelt PD Dr. Jan Peeken, Geschäftsführender Oberarzt in der Klinik und Poliklinik für RadioOnkologie und Strahlentherapie des TUM Klinikums Rechts der Isar, eine KI-Lösung, die modernste 3D-Segmentierungsalgorithmen mit den wissensverarbeitenden Fähigkeiten großer Sprachmodelle kombiniert. Das System, welches auf Vision-Language-Modellen beruht, wird wissenschaftliche Evidenz, individuelle Patientendaten und hochauflösende 3D-Bildgebung automatisch zusammenführen und in personalisierte Zielvolumina übersetzen, die von den behandelnden Ärztinnen und Ärzten individuell angepasst werden können. Auf diese Weise soll sowohl die Qualität der Zielvolumendefinition verbessert als auch der Arbeitsaufwand im klinischen Alltag reduziert werden.
Die Gesamtförderung umfasst 1,83 Millionen Euro zur Finanzierung eines interdisziplinären Teams aus zu KI forschenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern sowie Medizinerinnen und Medizinern am TUM Klinikum. „Die Förderung durch den ERC Starting Grant gibt mir die Möglichkeit, ein interdisziplinäres Projekt von der Entwicklung neuartiger KI-Algorithmen bis hin zur Vorbereitung klinischer Anwendungen zu verfolgen“, sagt Dr. Peeken. „Durch die mehrjährige Unterstützung kann ich ein Team aus Medizin und Informatik aufbauen, das die verschiedenen notwendigen Facetten dieses anspruchsvollen Vorhabens zusammenführt.“
Projekt MONSil-AD – Dr. Benedikt Zott
Gehirnzellen von Patientinnen und Patienten mit Alzheimer zeigen charakteristische Aktivitätsmuster – oft schon Jahrzehnte bevor klassische Symptome wie Gedächtnisprobleme auftreten. Zum einen sind manche Neuronen zu diesem frühen Zeitpunkt sozusagen hyperaktiv. Die Mechanismen dahinter sind bereits recht gut verstanden. Später treten dagegen immer mehr Neuronen auf, die weniger aktiv sind und schließlich ganz verstummen.
Bild: Dr. Benedikt Zott forscht am Institut für Neuroradiologie des TUM Klinikums und am Institut für Neurowissenschaften der TUM. Foto: Kathrin Czoppelt, TUM Klinikum ©
Diesen widmet sich Dr. Benedikt Zott, der am Institut für Neuroradiologie des TUM Klinikums Rechts der Isar und am Institut für Neurowissenschaften der TUM forscht, in seinem Projekt MONSil-AD. In Mausmodellen will er erforschen, ob das Verstummen der Neuronen damit zusammenhängt, dass diese Verbindungen zu anderen Neuronen verlieren. Außerdem interessiert ihn, welche Rolle die für Alzheimer typischen Ablagerungen des Tau-Proteins für die Funktion einzelner Gehirnzellen spielen. Zudem will Dr. Zott prüfen, ob das Protein sTREM2 mitverantwortlich für das Verstummen der Nervenzellen ist. Ein besseres Verständnis dieser Prozesse könnte dazu beitragen, neue Ansätze für Alzheimer-Medikamente zu finden. „Trotz jahrzehntelanger Forschung ist immer noch nicht vollständig verstanden, was die Alzheimer-Erkrankung in den Gehirnen von Patientinnen und Patienten anrichtet“, sagt Dr. Zott. „Dieses Forschungsprojekt soll uns etwas mehr Klarheit darüber bringen.“
Quelle: Klinikum der Technischen Universität München (TUM Klinikum)
