Schnelles intraoperatives Gliom-Profiling mit Vorhersage des MGMT-Methylierungsstatus mittels stimulierter Raman-Streuungsmikroskopie und tiefer neuronaler Netzwerke

• Antragsteller: Dr. David Reinecke
• Fachliche Zuordnung: Klinische Neurologie; Neurochirurgie und Neuroradiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 521771484

Das Ziel dieses Vorschungsvorhabens ist die Entwicklung und Evaluation eines kombinierten tiefen neuronalen Netzwerkes, welches den MGMT Promoter Methylierungsstatus bei Patienten mit diffusen Gliom innerhalb von wenigen Minuten intraoperativ vorhersagen kann, wovon das weitere Behandlungskonzept von abhängt. Unter Verwendung eines portablen faserlaser basierten stimulierten Raman Streuungsmikroskop werden kleine gewonnene Gewebebroben von einer stereotaktischen Biopsie oder chirurgischen Resektion intraoperativ erhoben und in ein Hämatoxylin und Eosin ähnliches Bild umgewandelt. Dieses Bild soll dann in einem ersten Schritt nach Entwicklung eines auf Bildmerkmale spezialisierten neuronalen Netzwerk analysiert werden. In einem zweiten Schritt soll unter Nutzung öffentlich zugänglicher genomischer Datenbanken von diffusen Gliomen und unter Berücksichtigung der molekularen Taxonomie der WHO CNS5 mit den typischen Kookkurenzen (z.B. IDH Status, ATRX Verlust, 1p/19q-Kodeletion und CDKN2A/B Deletion) ein genetisches Einbettungsmodel entwickelt werden. In dem nächsten Schritt sollen die gelernten Informationen der Bilder und der genomischen Daten in einem kombinierten Transformer-basierten Model zusammengefügt werden, damit auf dieser Basis in einem weiteren Schritt eine farbkodierte überlappende Wahrscheinlichkeitskarte, auf dem zuvor erhobenen histologischen Bild, entwickelt werden kann, die die Bereiche anzeigt, die im Sinne der molekularen Taxonomie der WHO CNS5 MGMT Promoterstatus methyliert oder nicht methyliert relevant sind. Zum Schluss zielt das Vorhaben auf die klinische Prüfung des entwickelten kombinierten Deep-Learning Modell ab, um die Reproduzierbarkeit zu prüfen.

• DFG-Verfahren: WBP Stipendium
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. Daniel A. Orringer