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Projekt
Morphometrie der nächsten Generation und Pathomik für die Nephropathologie
Antragsteller
Professor Dr. Peter Boor, Ph.D.; Professor Dr. Leif Kobbelt
Fachliche Zuordnung
Nephrologie
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445703531
In der ersten Förderperiode haben wir einen Ansatz zur automatischen quantitativen Auswertung von histologischen Färbungen der Niere entwickelt: Die Next-Generation Morphometry (NGM) ermöglicht die "Omics"-Analyse der Gewebemorphologie auf mikroskopischer Ebene, genannt Pathomics. In mehreren präklinischen Studien, darunter eine randomisierte Multi-Center-Studie, haben wir Pathomics-Analysen bereits erfolgreich eingesetzt. Tubuläre Atrophie ist ein wichtiges Merkmal zur Vorhersage des Krankheitsverlaufs bei Nierenerkrankungen, wird jedoch bei der Auswertung von Biopsien bislang hauptsächlich qualitativ erfasst. Über andere pathologische Prozesse, wie z.B. Hypertrophie und Hyperplasie, ist noch weniger bekannt, auch weil Methoden zur Auswertung großer Datenmengen noch nicht verfügbar sind. Unsere Hypothese ist, dass pathologische Prozesse zu charakteristischen Veränderungen der Gewebemorphologie führen. Durch Pathomics-Analysen können diese quantitativ erfasst und Fortschritte im Krankheitsverlauf bei Nierenerkrankungen exakt definiert werden. In diesem Projekt vereinen wir unsere komplementäre Expertise in der Pathologie (Boor), sowie im Bereich Computer Vision und KI (Kobbelt), um Pathomics im großen Maßstab einsetzen zu können. Im Arbeitspaket WP1 behandeln wir die Segmentierung histologischer Strukturen im Hochdurchsatz, sowie die automatisierte Qualitätskontrolle. In WP2 erweitern wir die Pathomics-Analysen: Wir berechnen eine deutlich vergrößerte Menge an Pathomics-Features und ermöglichen Pathomics auch für kleinere Strukturen bis hin zu einzelnen Zellen (mit P9). Zudem entwickeln wir Datenanalysewerkzeuge für Pathomics-Daten (mit P2 und P9). In WP3 validieren wir die klinische Anwendbarkeit von Pathomics basierend auf unseren großen klinischen Biopsiedatensätzen, darunter eine multizentrische Studie zur IgA-Nephropathie. In WP4 legen wir die Grundlage für einen Pathomics-Zellatlas der Niere: Wir beschreiben Krankheiten und Übergänge zwischen Krankheitsstadien quantitativ, z.B. durch die Definition von Schwellenwerten für pathologische Hyper- oder Atrophie der Glomeruli bzw. Tubuli. Zudem entwickeln wir Methoden zur integrativen Analyse von Pathomics- und Transcriptomics/Proteomics-Daten (mit P1, P2, P3). Im Rahmen von WP5 unterstützen wir weiterhin das gesamte Konsortium durch unsere Expertise in der Nephrologie und Bildverarbeitung. Zusammengefasst entwickeln wir in der zweiten Förderperiode Pathomics-Analysen zur Extraktion quantitativer Merkmale aus histologischen Bildern, was als Basis für einen Pathomics-Zellatlas der Niere dient. Wir assoziieren morphologische mit molekularen Daten und definieren Schwellenwerte für die Pathomics-Features, die das Erreichen eines bestimmten Krankheitsstadiums oder die Heilung anzeigen. Basierend auf den hier gelegten Grundlagen könnten Pathomics-Features in der Zukunft als Endpunkte für klinische Studien und für die Diagnose eingesetzt werden.
DFG-Verfahren
Klinische Forschungsgruppen
