Gleiche Behandlung für alle? Was sich gerecht anhört, ist in der medizinischen Praxis nicht immer erfolgreich. Wenn Patientinnen und Patienten mit der gleichen Erkrankung die gleiche Therapie erhalten, reagieren sie unterschiedlich: Einige springen gut auf die Behandlung an, bei anderen wirkt sie nicht oder hat starke Nebenwirkungen. In der Personalisierten Medizin versuchen Ärztinnen und Ärzte deshalb, möglichst viele persönliche Faktoren der Erkrankten zu berücksichtigen und die Therapie daraufhin abzustimmen.

Das Internationale Zukunftslabor für Künstliche Intelligenz zur Personalisierten Medizin – LeibnizKILabor – greift diesen Ansatz auf und verknüpft ihn mit Künstlicher Intelligenz. Gemeinsam entwickeln die Forschenden des Labors KI-Lösungen für die Personalisierte Medizin. Mit Hilfe des Maschinellen Lernens wollen sie einerseits die Medikamentenentwicklung beschleunigen, aber auch die Diagnostik und Therapien verbessern. Sie selbst sprechen von KI-Systemen, die „intelligent, zuverlässig und verantwortlich“ sein sollen und Ärztinnen und Ärzte in ihrer Arbeit unterstützen.

Dass für die Personalisierte Medizin mit der Künstlichen Intelligenz riesige Chancen einhergehen, hat mit dem Stichwort „persönliche Faktoren“ zu tun. Übersetzt in die KI-Sprache sind das letztendlich Daten von Patientinnen und Patienten: also Informationen zur Art und Ausprägung der Krankheit, zu genetischen Merkmalen oder auch zum Lebensstil.  

Im LeibnizKILabor arbeiten Spitzenforschende aus Australien, Neuseeland, Singapur, Indien und den USA mit Kolleginnen und Kollegen der Leibniz Universität, der Medizinischen Hochschule Hannover sowie aus europäischen Partnerinstituten zusammen. Nicht nur geografisch spielen dabei die Grenzen keine Rolle, sondern auch bei den Fachgebieten. Ob Informatik, Medizin, Humangenetik oder Computerwissenschaften – das Team arbeitet transdisziplinär, also fachübergreifend. Und genau hier liegt der Reiz des Projekts für Dr. Megha Khosla, Koordinatorin des Zukunftslabors: „Für mich ist es eine spannende Herausforderung und Chance zugleich, Forschende aus unterschiedlichen Wissenschaftskulturen und allen Teilen der Welt mit unterschiedlicher Expertise zusammenzubringen – und das in einem Online-Setting.“ Dr. Khosla hat den Start des Labors im Sommer 2020 begleitet, im März 2022 haben Dr. Cameron Pierson und Dr. Zhao Ren die Koordination des Labors übernommen.

Schnelle Anpassung nach holprigem Start

Das Online-Setting, das Khosla erwähnt, ist der Ausbreitung des Coronavirus geschuldet. Wie auch die anderen beiden Zukunftslabore in München und Berlin, traf die Pandemie das LeibnizKILabor unerwartet. „Für uns war diese Situation eine große Herausforderung“, erinnert sich Khosla. Forschende konnten nicht wie geplant in Hannover eintreffen und mussten ihre Ankunft verschieben. „Wir haben uns sofort dazu entschieden, unsere Arbeit vollständig auf den Online-Modus umzustellen“, sagt die Koordinatorin. Von da an lief alles über eine digitale Network-Plattform: alle Treffen und Besprechungen, und auch die Kick-off-Workshops. Im August 2020 fand der erste dreitägige Workshop statt. „Es hat etwas gedauert, bis wir eine Uhrzeit gefunden haben, die allen Forschenden in den verschiedenen Zeitzonen gepasst hat“, so Khosla. Die Mitarbeiter der MHH stellten auf diesem Workshop mehrere Anwendungsfälle für KI in der personalisierten Medizin vor. An diesen Anwendungsfällen arbeiten die Forschenden derzeit weiter.

„Trotz einiger Herausforderungen, die Corona mit sich brachte, hat es uns in Sachen moderner, nachhaltiger und flexibler Arbeitsorganisation direkt einen großen Schritt nach vorne gebracht “, fasst die Koordinatorin zusammen. „Wir haben unsere Meeting-Räume direkt mit Microsoft Surface Hubs ausgestattet, damit hybride Treffen möglich sind. So können wir uns jederzeit von Hannover aus mit Kolleginnen und Kollegen im Ausland zusammenschließen.“

Weitere Veranstaltungen folgten: etwa Workshops für medizinische Anwendungsfälle im Januar 2021, wo die ausgewählten Anwendungsfälle ausgearbeitet und Fokus-Teams gebildet wurden, regelmäßige Seminare sowie ein weiterer Online-Workshop im Juni 2021 mit rund 100 Teilnehmenden. Nach und nach kamen weitere Forschende hinzu, 33 Personen sind es aktuell: 20 Professorinnen und Professoren, 4 Postdoktorandinnen und Postdoktoranden sowie 9 Promovierende. Gemeinsam arbeiten sie auf folgenden Anwendungsgebieten:

1. Brustkrebs
   2. Psychiatrische Störungen (z. B. Schizophrenie oder neurodegenerative Erkrankungen wie Parkinson)
   3. Akute lymphoblastische Leukämie (häufigste Form von Blutkrebs im Kindesalter)
   4. Kinderintensivmedizin (Erkennen von Organversagen)

Für den ersten Anwendungsfall – Brustkrebs – hat das Team des LeibnizKILabors mittlerweile ein passendes KI-Modell ausgearbeitet, das sogar unsere Sprache und konkrete medizinische Fragen versteht. Welche Antworten dieses Modell liefern kann und wie es Ärztinnen und Ärzten bei der Auswahl der richtigen Behandlung hilft, erfahren Sie hier