Detailseite
Projekt
Bioinformatische Datenauswertung und “multi-omics”-Signalweg-Analysen
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Jan Baumbach; Dr. Olga Tsoy
Fachliche Zuordnung
Orthopädie, Unfallchirurgie, rekonstruktive Chirurgie
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 517063424
In ProBone wird ein einzigartiger Datensatz generiert, der nicht nur eine Vielzahl klinischer Parameter für mehr als 800 Patient:innen beinhaltet, sondern auch sogenannte Omics-Analysen aus zellulären Systemen und Mausmodellen. Das Zentralprojekt 2 (CP2) ist für die komplexe Computergestützte Daten-Prozessierung und bioinformatische Auswertung verantwortlich, um somit eine Stratifizierung von Patient:innen mit früh-manifester Reduktion der Knochenmineraldichte (KMD) sowie eine Extraktion zugrundeliegender Krankheitsmechanismen zu ermöglichen. Komplexe oder multifaktoriell bedingte Erkrankungen zeichnen sich durch ein hohe Heterogenität aus, da in Patient:innen mit ähnlichen Symptomen unterschiedliche auslösende Ursachen vorliegen können. Deshalb sollte Diagnostik und Behandlung komplexer Erkrankungen eher auf einem Verständnis der Mechanismen basieren als auf spezifischen Symptomen oder einzelnen Biomarkern. CP2 wird dies im Kontext von Erkrankungen mit früh-manifester KMD-Reduktion adressieren, durch Umsetzung von drei spezifischen Zielvorgaben. Erstens sollen Subgruppen von Patient:innen mit gleichen Krankheitsmechanismen identifiziert werden, basierend auf einer großen Anzahl klinischer Parameter kombiniert mit immunologischen, metabolischen und genetischen Daten aus den verschiedenen ProBone-Projekten. Durch diese Art der Analytik, als Krankheits- oder Patient:innen- stratifizierung bezeichnet, werden bestimmte Patient:innen-Gruppen als Subtypen definiert. Wir werden verschiedene Ansätze (“supervised” und “unsupervised”) verfolgen, um diese Subtypen zu detektieren. Im sogenannten “supervised Ansatz wird maschinelles Lernen angewandt, um klinisch relevante Subtypen vorherzusagen und wichtige prädiktive Parameter zu extrahieren. Durch den sogenannten “unsupervised” Ansatz werden Patient:innen-Daten de novo gruppiert, wobei auch die vorhandene Information bezüglich genetischer Varianten relevant ist. Da in ProBone verschiedene Arten sogenannter Omics-Analysen durchgeführt werden, ist das zweite Ziel von CP2, diese Daten bestmöglich zu prozessieren und auszuwerten. Für die Projekte, in denen verschiedene Omics-Methoden kombiniert werden, wird CP2 eine sogenannte Multi-Omics-Datenintegration vornehmen, um verschiedene Parameter (Transkriptom, Proteom, Metabolom) miteinander in Relation zu setzen. Das dritte Ziel ist die Analyse aller Omics-Daten im Hinblick auf Krankheitsmechanismen, was durch verschiedene bioinformatische Methoden zur Etablierung molekularer Netzwerke erreicht werden soll. Die extrahierten Mechanismen können zudem im Hinblick auf die Möglichkeit des sogenannten „drug repurposing“ ausgewertet werden. Krankheitsstratifizierung, Aufklärung zugrundeligender Mechanismen sowie potentiell einsatzbare Medikamente sind im Kontext von Erkrankungen mit früh-manifester KMD-Reduktion von großer Bedeutung und könnten die Etablierung personalisierter Behandlungs-Empfehlungen entscheidend unterstützen.
DFG-Verfahren
Klinische Forschungsgruppen
