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Freitag, 06.09.2019

Forschung

Parkinson-Vorhersage mittels Künstlicher Intelligenz

Dr. Christina Lill (Foto: Ronald Frommann)

650.000 Euro der Michael-J.-Fox-Stiftung für Lübecker Nachwuchsforscherin Dr. Christina Lill

Mit 725.000 US-Dollar (ca. 650.000 Euro) fördert die Michael-J.-Fox-Stiftung ein aus Lübeck angeleitetes Projekt zur Vorhersage der Parkinson-Krankheit mittels Künstlicher Intelligenz. Die von dem amerikanischen Schauspieler (u.a. bekannt aus dem Film “Zurück in die Zukunft”) initiierte und nach ihm benannte Stiftung unterstützt die Erforschung der Parkinson-Krankheit, an der er selbst leidet.

Die Parkinson-Krankheit ist eine der häufigsten neurodegenerativen Erkrankungen des Gehirns mit über sechs Millionen Betroffenen weltweit, davon 300.000 - 400.000 Patienten in Deutschland. Wie andere multifaktorielle oder “komplex-genetische” Krankheiten des Erwachsenenalters wird die Erkrankung durch ein Zusammenspiel von Umwelteinflüssen und genetischen Risikofaktoren verursacht.

Leider ist es bis heute nicht möglich, die Krankheit mit ausreichender Genauigkeit bei Gesunden vorherzusagen. “Dies ist nur bei der seltenen monogenen Form möglich, bei der bereits eine einzelne Veränderung im Erbgut zum Auftreten der Parkinson-Krankheit führen kann. Diese Form ist aber so selten, dass sie epidemiologisch praktisch keine Rolle spielt”, erklärt Dr. Christina Lill, Medizinerin und Epidemiologin an der Lübecker Interdisziplinären Plattform für Genomanalytik (Universität zu Lübeck) und am Institut für Humangenetik (Universitätsklinikum Schleswig-Holstein, Campus Lübeck) und Koordinatorin des nun beginnenden Projekts.

Projektpartner in London, Utrecht, Heidelberg, Freiburg, Neapel und den USA

“Unser Ziel ist es, die Genauigkeit der Vorhersage auch für die häufige, multifaktoriell bedingte Erkrankungsform so zu erhöhen, dass wir Hochrisikogruppen identifizieren und mittelfristig in klinische Studien zur Prävention, also Verhinderung der Erkrankung einschließen können”, sagt die Forscherin.

Um eine solche Vorhersagemethode zu entwickeln, hat sich die Arbeitsgruppe von Dr. Lill an der Lübecker Interdisziplinären Plattform für Genomanalytik mit sechs europäischen Forschergruppen sowie einer amerikanischen Firma zusammengeschlossen und einen Antrag auf Förderung bei der Michael-J.-Fox-Stiftung gestellt, der nun bewilligt worden ist. Partner in dem Projekt sind das Imperial College London, die Universität Utrecht, die Dänische Krebsgesellschaft, das Deutsche Krebsforschungszentrum Heidelberg, die Universität Freiburg, die Universität Neapel und die Firma Somalogic aus den USA.

“Das Projekt ist deshalb so vielversprechend, weil es die sehr langfristig gesammelten Daten und Blutproben der EPIC-Studie verwendet, die ursprünglich zur Erforschung der Krebsentstehung ins Leben gerufen wurde und nun im Hinblick auf die Parkinson-Krankheit genutzt werden soll”, sagt Prof. Dr. Elio Riboli vom Imperial College London, der Initiator und Forschungsleiter der EPIC-Studie und gleichzeitig Mitantragsteller des nun bewilligten Antrags ist.

Daten aus einer der weltweit größten Studien zur Gesundheitsforschung

Die EPIC-Studie (“European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition”) wurde in den 1990er Jahren initiiert und hat bei mehr als 500.000 damals gesunden Studienteilnehmern detailliert Informationen über Lebensgewohnheiten und Umweltbelastungen gesammelt sowie kontrolliert entnommene Blutproben in einer Biobank eingelagert. EPIC stellt damit eine der weltweit größten Studien zur Gesundheitsforschung überhaupt dar. Die Studienteilnehmer wurden bis heute in regelmäßigen Abständen nachverfolgt. Anhand dieser Daten kann man erkennen, wer im Verlauf die Parkinson-Krankheit entwickelt hat und wer nicht und anhand welcher Kombination von Faktoren sich später erkrankte von nicht erkrankten Personen unterscheiden.

“Zusätzlich zu diesen Daten werden mit einem sehr neuartigen Hochdurchsatzverfahren, das von unseren Projektpartnern in den USA entwickelt wurde, etwa 5.000 verschiedene Eiweiße im Blut gemessen. Diese Proteomdaten sollen dann zusammen mit Genom- und anderen Daten, zum Beispiel Lebensstil- und Umweltfaktoren, kombiniert werden, um ein möglichst genaues Vorhersagemodell zu entwickeln“, sagt Prof. Lars Bertram, Leiter der Lübecker Interdisziplinären Plattform für Genomanalytik der Universität zu Lübeck. Die internationale Forschergruppe wird dafür Verfahren der künstlichen Intelligenz nutzen und weiterentwickeln.

Die EPIC-Studie ist aufgrund ihres Designs optimal für das Lübecker Projekt geeignet. Die Kooperation kam zustande, nachdem Dr. Lill einen Ruf auf eine Lecturer-Position (vergleichbar mit einer Juniorprofessur) in Teilzeit an der School of Public Health am Imperial College London im vergangenen Jahr angenommen hatte. “Dadurch ergeben sich ganz neue Möglichkeiten auch für weitere zukünftige Kooperationsprojekte in Lübeck”, sagt Dr. Lill. “Wir hoffen, dass wir unter Zuhilfenahme der EPIC-Daten nicht nur die Parkinson-Forschung, sondern auch die Forschung bezüglich anderer neurodegenerativer Erkrankungen entscheidend befördern können.”

Dr. Christina Lill ist Trägerin des Renate-Maaß-Forschungspreises 2015 der Universität zu Lübeck.