Gesundheit und Vorsorge. Das Team um Prof. Fuellen am Institut für Biostatistik und Informatik in Medizin und Alternsforschung (IBIMA) untersucht die Grundlagen von Alterungsprozessen. Ziel ist es, neue Erkenntnisse über im Alter auftretende Krankheiten zu gewinnen. Durch ein besseres Verständnis dieser Krankheiten können neue Maßnahmen zur Vorbeugung, und auch zur Behandlung von Patienten entwickelt werden.
Kein Mensch gleicht dem anderem. In medizinischen Studien werden häufig die molekularen Daten der Studienteilnehmer erfasst. Zwischen diesen Profilen treten immer wieder Variationen auf. Prof. Fuellen untersucht diese Daten und ermittelt die charakteristischen biologischen Merkmale, die sogenannten Biomarker, die Hinweise auf die Alternsprozesse oder die Ursachen einer Krankheit geben. Eine Herausforderung dabei ist es, in großen Datenmengen genau die relevanten Informationen zu finden.
Pfade zur Erkenntnis. Am IBIMA wurden verschiedene Konzepte entwickelt, um diese relevanten Informationen zu ermitteln. Dabei kommen insbesondere Konzepte und Techniken der Data Science und der KI zum Einsatz. Beispielsweise lassen sich Algorithmen zum Auswerten von molekularen Netzwerken dazu nutzen, um molekulare Veränderungen durch Krankheiten mit den möglichen Effekten von Medikamenten abzugleichen. Bei medizinischen Untersuchungen lassen sich so zum Beispiel Bauchspeicheldrüsenkrebs und Schlaganfall besser verstehen.
EFRE-Mittel haben es 2017 und 2021 dem IBIMA ermöglicht, gezielt die Hochleistungsrechencluster am ITMZ zu unterstützen und im Gegenzug wurden und werden dort umfangreiche Biomarker-Berechnungen durchgeführt.
Kompetenzen im Bereich der Künstlichen Intelligenz und Data Science
- Entwicklung von bioinformatischen und statistischen Methoden für die medizinische Forschung
- Unterstützung beim Erheben, Auswerten und Interpretieren von Daten und Ergebnissen
- Einfache Darstellung komplexer mathematischer Sachverhalte für die medizinische Praxis
Prof. Dr. Georg Fuellen
Institut für Biostatistik und Informatik in Medizin und Alternsforschung,
Universitätsmedizin Rostock
Ausgewählte Projekte
Ein längeres, gesünderes und genussvolles Leben: Die Erdbeer-Studie
In Erdbeeren wurde ein hoher Anteil an bestimmten Pflanzenfarbstoffen (Polyphenolen) gefunden, wie z.B. Fisetin. In US-amerikanischen Tierversuchen wurde nachgewiesen, dass Fisetin den Alterungsprozess verlangsamen und den Gesundheitszustand verbessern kann. In einer aktuellen Studie der Uniklinik Rostock, an der auch Prof. Fuellen und seine Mitarbeiter beteiligt sind, werden die Auswirkungen von Erdbeeren und anderen Lebensmitteln auf den Menschen untersucht. Dabei haben 170 Probanden über zwei Monate hinweg teils sehr große Mengen an Erdbeeren und anderen farbstoffhaltigen Lebensmitteln gegessen. Mittels Blutproben im Verlauf der Studie werden anhand von Data-Science-Methoden die Auswirkungen der veränderten Ernährung unter anderem auf die Fett- und Entzündungswerte auf zellulärer Ebene untersucht. Durch die erhöhte Polyphenol-Aufnahme, so die Annahme von Prof. Fuellen und seines Kollegen Prof. Michael Walter, werden im menschlichen Körper Prozesse aktiviert, die Entzündungen abschwächen und auch kranke Zellen absterben lassen.
Antifibrotix: Entwicklung eines Wirkstoffs zur Verhinderung von Vernarbung nach Grüner Star-Operation
Glaukom, besser bekannt als Grüner Star, ist eine weit verbreitete Krankheit, bei der ein erhöhter Augeninnendruck zur Sehschädigung oder zur Erblindung führen kann. Durch einen chirurgischen Eingriff kann dem entgegengewirkt werden, dies ist jedoch aufgrund von Vernarbungen oft keine dauerhafte Lösung.
Sogenannte Antifibrotika verhindern die Vernarbung, können aufgrund ihrer Giftigkeit aber zu ernsthaften Gewebeschäden führen. Prof. Fuellen und sein Team haben mit Hilfe von Methoden der Bioinformatik und KI einen neuen Wirkstoff identifiziert, der nun in Studien präklinisch geprüft wird.
SASKit: Senescence-Associated Systems diagnostics Kit for cancer and stroke
Im hohen Alter steigt das Risiko, an Krebs zu erkranken oder einen Schlaganfall zu erleiden. Die Ursache hierfür liegt u.a. in der Zellalterung. Am IBIMA werden Methoden der Bioinformatik und des maschinellen Lernens genutzt, um auf Basis von medizinischen Daten ein Biomarker- und Software-Kit zu entwerfen und zu entwickeln. Durch die Messung und Interpretation der Daten mittels dieses Kits lassen sich präzisere und frühzeitigere Diagnosen, Prognosen und Therapievorschläge zur Behandlung von Bauchspeicheldrüsenkrebs und Schlaganfällen entwickeln, mit besonderem Augenmerk auf Biomarker für Alternsprozesse.