Organoide und KI: Mini-Organe aus dem Labor automatisiert analysieren
Organoide sind im Labor gezüchtete, dreidimensionale Miniaturmodelle menschlicher und tierischer Organe. Mit ihnen lassen sich Krankheiten untersuchen und Wirkstoffe testen. Zudem können sie dazu beitragen, Tierversuche zu reduzieren. Die Auswertung der dabei entstehenden Mikroskopiebilder ist allerdings noch weitgehend Handarbeit: aufwendig, langsam und fehleranfällig. Künstliche Intelligenz könnte diese Analyse automatisieren. Dafür fehlen jedoch bislang große, vielfältige und sorgfältig annotierte Datensätze, mit denen sich leistungsfähige Modelle trainieren lassen.
Genau hier setzt SCOPE-AI („Strukturierte, Phänotyp- und Skalen-übergreifende Organoid-Korpora als Grundlage für Künstliche Intelligenz“) an. Das Projekt wird seit 2026 im DFG-Programm „Forschungsdaten und Software“ gefördert.
„Organoide sind ein vielversprechendes Werkzeug für die biomedizinische Forschung, doch ihre Bilder werden bis heute größtenteils von Hand ausgewertet. KI kann das schneller und objektiver, braucht dafür aber gute Trainingsdaten, und genau diese fehlen bislang. Mit SCOPE-AI stellen wir solche Daten aus verschiedenen Organen und Laborbedingungen frei zur Verfügung. Denn offene, gut dokumentierte Ressourcen bringen die gesamte Forschungsgemeinschaft weiter“, sagt Dr. Marie Piraud, Leiterin des KI-Beratungsteams für Gesundheit bei Helmholtz AI (am Standort Helmholtz Munich) und Co-Leiterin des Clinical AI Consultant Teams bei AI for Health.
Expertise aus Marburg und Heidelberg
An der Philipps-Universität Marburg bringen Prof. Dr. Mareike Lehmann und Prof. Dr. Thomas Worzfeld ihre Expertise in der Untersuchung von Lungen- und Nierenorganoiden von Mensch und Maus ein. Sie kombinieren verschiedene Mikroskopieverfahren mit KI-basierter Bildanalyse, um sichtbar zu machen, wie sich Zellen in den Mini-Organen entwickeln, welche Eigenschaften sie annehmen und wie sie ihren Zustand verändern.
„Wir wollen mit Hilfe der künstlichen Intelligenz erkennen und messen, wie sich Epithelzellen verhalten, entwickeln und organisieren. So können wir Veränderungen sichtbar machen, die mit herkömmlichen Methoden nur schwer zu erfassen sind“, erklärt Prof. Dr. Mareike Lehmann vom Institut für Lungenforschung der Philipps-Universität Marburg.
Am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg bringt Dr. Jens Puschhof, Leiter der Nachwuchsgruppe Epithel-Mikrobiom-Interaktionen, seine Expertise in Organoiden aus Darm- und Lebertumoren von Patient:innen ein. Seine Gruppe untersucht, wie Bakterien die Entstehung und Behandlung von Darm- und Leberkrebs beeinflussen.
Offen für die gesamte Forschungsgemeinschaft
Das Projekt erzeugt drei frei zugängliche Datensätze, die jeweils auf eine konkrete Anwendung zugeschnitten sind. Alle Datensätze werden unter offener Lizenz veröffentlicht, unter anderem über die NFDI4BIOIMAGE-Infrastruktur und Zenodo.
Damit Forschende die Daten direkt nutzen können, stellt das Team zudem Basis-KI-Modelle, Annotationswerkzeuge und Beispiel-Workflows bereit. Das Projekt folgt so dem Ansatz von Helmholtz AI, KI-Methoden und -Ressourcen offen und breit für die Biowissenschaften verfügbar zu machen.
Interdisziplinäres Konsortium aus München, Marburg und Heidelberg
SCOPE-AI wurde gemeinsam von vier Antragsteller:innen eingeworben:
• Dr. Marie Piraud, Helmholtz AI, Helmholtz Munich
• Prof. Dr. Mareike Lehmann, Institut für Lungenforschung der Philipps-Universität Marburg und Institut für Lungengesundheit und Immunität (LHI), Helmholtz Munich
• Prof. Dr. Thomas Worzfeld, Pharmakologisches Institut der Philipps-Universität Marburg
• Dr. Jens Puschhof, Nachwuchsgruppe Epithel-Mikrobiom-Interaktionen am DKFZ Heidelberg
Das Konsortium verbindet KI-Expertise mit langjähriger Erfahrung in der Organoid-, Lungen-, Nieren- und Darmforschung.
Weitere Informationen unter DFG-GEPRIS: SCOPE-AI
