Cancer Plasticity Atlas soll helfen, Krebstherapien zu verbessern
Helmholtz Munich, das Wellcome Sanger Institute und Parse Biosciences arbeiten gemeinsam an einem Einzelzell-Atlas, der die Plastizität von Krebszellen sowie deren Reaktion auf Therapien erforscht. Die Initiative ist der erste Schritt hin zu einem groß angelegten Konsortium, das Milliarden von Zellinformationen erfassen will – mit dem Ziel, die Krebsforschung und die Entwicklung neuer Medikamente voranzutreiben.
Das Projekt verbindet neuartige Organoid-Modelle mit Methoden der künstlichen Intelligenz (KI), um umfangreiche Datensätze zu generieren, die dabei helfen, die Wirkung von Medikamenten sowie die zugrunde liegenden Krebsmechanismen besser zu verstehen.
Die Zusammenarbeit wird von Prof. Fabian Theis, Leiter des Computational Health Centers bei Helmholtz Munich und Associate Faculty am Sanger Institute, sowie Dr. Mathew Garnett, Forschungsgruppenleiter am Wellcome Sanger Institute, geleitet.
Das Team von Theis ist für die Entwicklung innovativer Algorithmen bekannt, die KI und Einzelzell-Genomik verknüpfen – insbesondere für computergestützte Modellierungen von Medikamenteneffekten auf Zellen.
Dr. Garnetts Team hat 3D-Organoidkulturen entwickelt, die wesentliche Eigenschaften von Patiententumoren abbilden. Diese sogenannten „Mini-Tumore in der Petrischale“ werden eingesetzt, um zu untersuchen, wie Krebszellen sich an Therapien anpassen und verändern.
Die Datenerhebung erfolgt im GigaLab von Parse Biosciences, einer speziell für hochdurchsatzfähige Einzelzell-RNA-Sequenzierung eingerichteten Einrichtung. Gemeinsam haben die Teams automatisierte Labor- und Datenanalyseverfahren entwickelt, um die große Datenmenge effizient zu verarbeiten.
Ziel der Kooperation ist die Erstellung einer Einzelzell-Referenzkarte, die virtuelle Zellmodelle ermöglicht und so Vorhersagen über Wirkungen von Medikamenten, die Entstehung von Resistenzen und mögliche Therapieziele unterstützt.
„Wir haben eine neue Plattform entwickelt, die groß angelegte Organoid-Screenings sowie die anschließende Datenerfassung und -auswertung ermöglicht. Wir freuen uns darauf, diese Technologien in einem so umfangreichen Projekt einzusetzen, das unser Verständnis von Therapieansprechen bei Krebs entscheidend erweitern kann“, sagte Mathew Garnett. “Zusammenarbeit ist zentral für die Innovation am Sanger Institute. Studien in diesem Umfang sind wichtig, um Grundlagenmodelle zu schaffen, die uns helfen, das Fortschreiten von Krebs besser zu verstehen und Fortschritte in der Behandlung zu erzielen.“
„Unsere Vision eines virtuellen Zell-Perturbationsmodells wird durch die jüngsten Fortschritte in der KI zunehmend realistisch. Um das in großem Maßstab umzusetzen, benötigen wir jedoch umfangreiche, qualitativ hochwertige Datensätze von Einzelzell-Perturbationen. Diese Zusammenarbeit ermöglicht diesen Schritt, und ich freue mich darauf, KI-gestütztes experimentelles Design in der Wirkstoffforschung weiter voranzubringen“, erklärte Fabian Theis.
Dr. Charlie Roco, Chief Technology Officer bei Parse Biosciences, sagte:
„Wir freuen uns sehr, die Möglichkeiten des GigaLab mit innovativen Partnern zu verbinden. Die Kombination der Expertise des Wellcome Sanger Institute mit der Geschwindigkeit und Kapazität des GigaLab eröffnet neue Chancen, unser Verständnis von Krebs grundlegend zu verändern.“
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