Aligning Biobank and DIC efficiently ABIDE_MI

Eine weitere Veredelung von Biomaterialproben kann durch Assoziation mit mehr Daten erreicht werden.

Das ABIDE_MI Projekt der Medizininformatik Initiative befasst sich daher mit der Anbindung der Biomaterialbanken eines Universitätsklinikums an das entsprechende Datenintegrationszentrum.

Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Zuvor waren die Datenintegrationszentren im Rahmen der Medizininformatik Initiative ins Leben gerufen worden.

Neben der Veredelung der Proben soll auch das Probenantragsverfahren erleichtert werden. In Zukunft sollen Forschende keine separaten Anträge für Biomaterial und Daten mehr stellen müssen, sondern einen einzelnen Antrag auf beides einreichen können.

Das ABIDE_MI Projekt greift dabei auf Vorarbeiten aus der German Biobank Alliance und dem PULS Projekt zurück.

Projektdetails

• Kooperationspartner: Biobanken in ganz Deutschland, Datenintegrationszentrum im GB-IT des UKA
• Projektstart: Mai 2021
• Projektabschluss: Juni 2023
• Publikationen und Vorträge: Dörenberg J, Lutz I, Dahl E: Poster „Herausforderungen der Anbindung einer Biobank an ein Datenintegrationszentrum in Deutschland“ (Posterpreisgewinner 2022)

German Biobank Alliance

Zur Harmonisierung der Biobankenlandschaft in Deutschland wurde im Jahr 2017 die German Biobank Alliance (GBA) durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) ins Leben gerufen und gefördert.

Unter dem Dach des German Biobank Node (GBN) haben sich Biobanken aus elf deutschen Universitätskliniken sowie zwei IT-Entwicklungszentren in der GBA zusammengeschlossen. 2019 folgten sieben weitere Biobankstandorte, 2020 zwei weitere Standorte.

Die Partner etablieren gemeinsam Qualitätsstandards und machen ihre Bioproben europaweit für die medizinische Forschung verfügbar. Ziel des Projektes ist neben dem Austausch relevanter Probendaten auch eine Harmonisierung der IT-Infrastruktur von Biomaterialbanken in ganz Deutschland.

Auf der Seite des German Biobank Node (GBN) befindet sich unter anderem ein Sample Locator, mit dem nach Biomaterialproben in allen beteiligten Datenbanken gesucht werden kann.

Die RWTH cBMB beteiligt sich darüber hinaus in Zusammenarbeit mit dem IT-Entwicklerzentrum der GBA an der Entwicklung des TransFAIR Tools, das im Rahmen des ABIDE_MI Projektes zum Einsatz kommen wird.

Projektdetails

• Beteiligte Mitarbeiter: Prof. Dr. Edgar Dahl, Julian Dörenberg, Christopher von Lüninck
• Kooperationspartner: Biobanken in ganz Deutschland, German Biobank Node
• Projektstart: 2018
• Projektstatus: fortlaufend, Ende der Förderung Juni 2021

Medical Technology & Digital Life Sciences

Der Schwerpunkt Medizin und Technik ist ein Grundpfeiler der heutigen Forschung an der Medizinischen Fakultät und wurde bereits in ihrem Gründungsauftrag angelegt.

Zunächst wurden hier die wissenschaftlichen Themenfelder etabliert: biohybride Systeme, Bildgebung und Theranostik, Wechselwirkung von Technik und Gesundheit sowie Digitalisierung.

An den Schnittstellen der Schwerpunkte entwickelten sich im Laufe der Zeit weitere zukunftsweisende Fokussierungen. So entstand zwischen den Ausrichtungen Bildgebung und Theranostik und biohybride Systeme eine starke Forschungsumgebung für die Entwicklung von Nanomedizin- und Wirkstoffträgersystemen.

Des Weiteren besitzen Digitalisierung und computerunterstützte Lösungen für den gesamten Schwerpunkt Medizin und Technik einen hohen Stellenwert. Der zunehmenden Relevanz von Themen im Zusammenhang mit der Digitalisierung wurde durch Erweiterung des Titels des Forschungsgebietes um den Begriff Digital Life Science entsprochen.

Zudem erwiesen sich die Bereiche Wechselwirkung von Technik und Gesundheit, Mechanobiologie, Gerontotechnologie sowie Bildgebung und Theranostik als aufstrebende und zukunftsträchtige Themenfelder.

Die gesamte Forschung im Schwerpunkt Medical Technology and Digital Life Science weist intensive Vernetzungen zu den anderen Schwerpunkten auf.

Forschungsansatz

• Identifizierung neuer Mediatoren mittels präklinischer und klinischer Ansätze
• Identifizierung der Mechanismen, welche für die Wirkungen dieser Mediatoren ursächlich sind
• Translationale Überführung und Validierung neuer Biomarker und Therapiestrategien am Patientenbett mittels geeigneter klinischer Studienkonzepte

Organ Crosstalk

Immer mehr Erkrankungen werden als Multiorgan-Erkrankungen identifiziert, und die Interaktion zwischen Organsystemen spielt in der Pathophysiologie verschiedener Krankheitsbilder im komplexen System des Organismus eine entscheidende Rolle.

Der Schwerpunkt Organ Crosstalk befasst sich mit der Wechselwirkung von verschiedenen Organen.

Die gemeinsame Betrachtung von zwei Organsystemen wird bereits erfolgreich im SFB TRR 57 (Leber/Niere), im SFB TRR 219 (Niere/Herz) und im beantragten SFB 1382 (Leber/Darm) verfolgt.

Verbindend zwischen diesen Forschungsverbünden geht es darum, die traditionell organzentrierten Modelle durch die integrierte Betrachtung der Wechselwirkungen zwischen unterschiedlichen Organen zu ergänzen.

Forschungsansatz

• Identifizierung neuer Mediatoren mittels präklinischer und klinischer Ansätze
• Identifizierung der Mechanismen, welche für die Wirkungen dieser Mediatoren ursächlich sind
• Translationale Überführung und Validierung neuer Biomarker und Therapiestrategien am Patientenbett mittels geeigneter klinischer Studienkonzepte

Phase Transition in Disease

Im Verlauf akuter und mehrphasiger chronischer Krankheitszustände haben klinisch kritische Veränderungen einen wesentlichen Einfluss auf den weiteren Verlauf und die Prognose der Erkrankung.

Der Übergang von einem Krankheitszustand in einen anderen wird als „Phasenübergang“ beziehungsweise „phase transition“ bezeichnet.

Beispiele für Phasenübergänge im Verlauf von Erkrankungen sind in der akuten Situation der irreversible Organverlust oder bei chronischen Entzündungsvorgängen von Organen beziehungsweise Organsystemen die maligne Transformation bzw. der Übergang eines chronisch-reversiblen in einen irreversiblen Zustand.

Das bessere Verständnis des Phasenübergangs von Erkrankungen stellt daher eine wichtige Fragestellung dar, um die molekularen Mechanismen, die diese Übergänge treiben, besser zu verstehen, Prädiktoren zu identifizieren, die diese Übergänge vorhersagbar machen, und schlussendlich molekulare Zielstrukturen für therapeutische Modulation zu entwickeln.

Die Thematik wird zum Beispiel im SFB-TRR 57 oder auch in einem IZKF-Verbund bearbeitet und im GRK 2375 konsequent in Richtung therapeutischer Anwendung erweitert.

Forschungsansatz

• Identifizierung neuer Mediatoren mittels präklinischer und klinischer Ansätze
• Identifizierung der Mechanismen, welche für die Wirkungen dieser Mediatoren ursächlich sind
• Translationale Überführung und Validierung neuer Biomarker und Therapiestrategien am Patientenbett mittels geeigneter klinischer Studienkonzepte

Pseudonymisierungs- und LabID Software - PULS

Zur Etablierung eines nachhaltigen Pseudonymisierungssystems sollen die Tools des MOSAIC Projektes der Universitätsmedizin Greifswald in die IT-Strukturen der RWTH cBMB integriert werden.

Das aktuelle System, ID-Tool, wurde von der RWTH cBMB IT in einer Zeit vor Einführung der Datenschutzgrundverordnung entwickelt. Zwar hält es dank entsprechender Anpassungen die gesetzlichen Standards weiterhin ein, jedoch werden Anpassungen an neue Anforderungen zunehmend schwieriger.

Zudem ist ein Austausch von Daten mit anderen Einrichtungen der medizinischen Forschung nur eingeschränkt möglich, da diese auf andere Pseudonymisierungsdienste zurückgreifen.

Das PULS Tool wird daher auch zentraler Anbindungspunkt zwischen Biobank und Datenintegrationszentrum im Rahmen des ABIDE_MI Projektes.

Projektdetails

• Beteiligte Mitarbeiter: Julian Dörenberg (bis September 2024), Mahdi Saber (bis November 2023)
• Projektstart: 2019
• Projektstatus: fortlaufend

Translational Neuroscience

Der Schwerpunkt „Translational Neurosciences“ befasst sich mit emergenten Phänomenen wie neuronaler Plastizität mittels Computational Neurosciences, Emotion und Kognition sowie Sensorik und Motorik, aber auch mit der Regulation psychotischer und neurodegenerativer Erkrankungen.

Über die Jülich Aachen Research Alliance (JARA) besteht eine enge Kooperation zum Forschungszentrum Jülich, durch die die dortige Forschungsinfrastruktur und -programmatik den beteiligten Kliniken vollständig offensteht.

Dieser Schwerpunkt soll in Zukunft die große Bildgebungskompetenz verstärkt mit molekularen Konzepten, beispielsweise im IRTG 2150, sowie mit Computational Neurosciences verbinden.

Die Computational Neurosciences bilden ebenfalls die Spanne von der molekularen bis hin zu systemischen Perspektiven ab und beschäftigen sich mit der Simulation neuronal relevanter Proteine ebenso wie mit Machine-Learning-Ansätzen in großen Bildgebungsdatensätzen.

Forschungsansatz

• Identifizierung neuer Mediatoren mittels präklinischer und klinischer Ansätze
• Identifizierung der Mechanismen, welche für die Wirkungen dieser Mediatoren ursächlich sind
• Translationale Überführung und Validierung neuer Biomarker und Therapiestrategien am Patientenbett mittels geeigneter klinischer Studienkonzepte