KI macht individualisierte Krebstherapie effektiver

Individualisierte und effiziente Krebstherapien mittels künstlicher Intelligenz (Foto: © ipopba/stock.adobe.com/Presselizenz Fraunhofer IPT)

Künstliche Intelligenz (KI) soll künftig dazu beitragen, individualisierte Krebstherapie zu beschleunigen und effektiver zu machen. 

Die Behandlung von Krebserkrankungen mit neuen, individuellen Zelltherapien ist meist kostspielig und langwierig. Vor Behandlungsbeginn müssen die Patienten oft lange auf die Herstellung individualisierter Therapeutika warten und verlieren so wertvolle Zeit. Hier setzt das EU-Projekt „AIDPATH“ an. Forschende entwickeln hier eine Anlage zur Herstellung sogenannter CAR-T-Zellen. Sie ist in der Lage, patientenbezogene Daten und Biomarker per künstlicher Intelligenz in den Therapieprozess zu integrieren.

Die Herstellung der CAR-T-Zellen erfolgt patientennah direkt im Krankenhaus. So sollen Menschen mit Krebserkrankungen deutlich schneller eine auf ihre Bedürfnisse abgestimmte Behandlung erhalten. In dem EU-Prjekt wollen Partner aus Industrie und Forschung dazu über vier Jahre eine automatisierte und intelligente Anlage errichten. Sie soll in der Lage sein, eine zielgerichtete und patientenspezifische Zelltherapie direkt am Behandlungsort herzustellen. Zusätzlich befasst sich das Projekt mit der Integration der Anlage in das Krankenhausumfeld. Hierbei wollen die Forschenden auch Logistikprozesse sowie das Datenmanagement und die Datensicherheit berücksichtigen.

Verbesserungspotenzial

Die recht neue CAR-T-Zelltherapie basiert auf genetisch veränderten T-Zellen. Dabei handelt es sich um körpereigene weiße Blutkörperchen, die einen Teil des Immunsystems ausmachen. Die T-Zellen werden dem Patienten für die Behandlung aus dem Blut entnommen und mit einem sogenannten chimären Antigenrezeptor (CAR), ausgestattet. Dieser Rezeptor versetzt die Zellen in die Lage, Tumorzellen zu erkennen und zu zerstören. 

Die CAR-T-Zell-Therapie kommt in Deutschland bereits seit zwei Jahren in zum Einsatz. Sie bereitet den Weg für vollkommen neue Behandlungsansätze in der Hämatologie und Onkologie. Komplexe Logistikprozesse aus zentralen Produktionsstätten sowie unflexible Herstellungs- und Anwendungsschemata fordern allerdings viel Zeit bei der bisherigen CAR-T-Zelltherapie. Darüber hinaus ist es bislang nicht gelungen, die individuellen Zelleigenschaften des Patienten zu berücksichtigen. Daher kann der Erfolg bei dem bisherigen Therapieansatz nicht immer sichergestellt werden. 

Effizienzschub für die CAR-T-Zelltherapie

Das soll sich durch die Arbeit der Projektpartner in AIDPATH ändern. Für eine auf den Patienten abgestimmte Therapie kommt dabei KI zum Einsatz. Sie bezieht die individuellen Daten und Biomarker des Patienten in den Therapieprozess ein. So entstehen hochpotente und optimal angepasste CAR-T-Zellprodukte. Sie sollen die veränderten Zellen im Blut des Patienten oder den Tumor zielsicher bekämpfen. Die KI-Technologie wird auch zur Steuerung vor- und nachgelagerter Produktions- und Logistikprozesse eingesetzt, um die Termin- und Ressourcenplanung zu verbessern. Ein wesentlicher Vorteil der automatisierten, dezentralen Produktion ist das Potenzial, die Produktionszeiten zu verkürzen und die Therapie dem Patienten früher zur Verfügung zu stellen. Außerdem soll die neuartige Produktion die Kosten und die Auslastung der Krankenhausressourcen reduzieren. 

Ein Prototyp für die Zukunft

„Im EU-Forschungsprojekt AIDPATH schaffen wir einen Prototyp für die intelligente und automatisierte Produktion von Therapeutika der Zukunft“, sagt Niels König, Abteilungsleiter der Produktionsmesstechnik am Fraunhofer IPT, der das Projekt koordiniert. Die Krankenhausumgebung werde auf intelligente Weise integriert und auch Aspekte der Logistik, der Kapazitätsplanung, des Datenmanagements und der IT-Sicherheit einbezogen. „Die CAR-T-Zell-Herstellung erfolgt in einer kompakten Anlage, die von den Medizinern vor Ort in der Klinik betrieben werden kann. Dadurch können personalisierte Behandlungen direkt am Behandlungsort ermöglicht werden“, so König. Er ist überzeugt: „Wir ermöglichen so einen Paradigmenwechsel in der Versorgung von Patienten mit personalisierten Therapeutika.“.

Drei Arbeitsbereiche

Das Projekt AIDPATH gliedert sich in drei Arbeitsbereiche. Diese Bereiche tragen dazu bei, über vier Jahre eine intelligente und automatisierte Anlage zur Produktion von Therapeutika aufzubauen. Der erste Arbeitsbereich besteht in der Automatisierung der Herstellungsprozesse und der Anlagenvernetzung, an welchem unter anderem das Fraunhofer IPT, das Fraunhofer IZI, sowie AglarisCell, Fujifilm, das Universitätsklinikum Würzburg, FORTH und das University College of London beteiligt sein werden. 

Der zweite Arbeitsbereich beschäftigt sich mit der IoT Infrastruktur, die durch das Fraunhofer IPT, Red Alert Labs und Ortec realisiert werden. Der dritte Arbeitsbereich ist für die Entwicklung und Implementierung der KI-Technologie verantwortlich. Hier sind das Fraunhofer IPT, IRIS, FORTH, SZTAKI, Fundacio Clinic per a la recerca Biomedica, Panaxea und Hitachi beteiligt. 

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