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KI-unterstützte Analytik für die Entwicklung von Krebsmedikamenten (KASPAR)

Das Projektziel ist es, Proteinprofile von Proben mit wenig Zellen für die Medikamentenentwicklung nutzbar zu machen. Hierfür wird ein Workflow bestehend aus automatisierter Probenvorbereitung, KI-unterstützter Bildanalyse und Datenauswertung sowie Massenspektrometrie entwickelt und validiert.

Tumore sind heterogene Gebilde und können beispielsweise vereinzelte Tumorzellen mit Stammzell-ähnlichen Eigenschaften enthalten, welche als der wesentliche Grund für die Resistenz gegenüber einem Medikament oder dem Auftreten eines Rückfalls gelten. Um diese Heterogenität abbilden zu können, rücken Einzelzellanalysen immer mehr in den Mittelpunkt. Zudem setzt man in der Medikamenten- oder klinischen Methodenentwicklung aufgrund der Vielzahl an notwendiger Experimente zunehmend auf von Patientenmaterial abgeleitete Xenograft-Modelle (PDX). Hier werden humane Tumorzellen in Mäusen kultiviert. PDX entsprechen weitestgehend realen Patientenproben, jedoch ohne Limitationen an Probenmaterial.

Um Einzelzellen zu charakterisieren, wird derzeit hauptsächlich die enthaltene DNA analysiert. Die DNA in einem Organismus ist jedoch weitestgehend unveränderlich. Wünschenswert ist vielmehr eine Analyse der Proteinprofile dieser Zellen, da Proteine eine Vielzahl von aktuell ablaufenden biologischen Prozessen in einem Organismus „live“ abbilden und somit optimale Biomarker darstellen.

In der Forschung wird vor allem die proteomische Massenspektrometrie als Methodik zum simultanen Nachweis einer großen Anzahl von Proteinen eingesetzt. Für die Medikamentenentwicklung bzw. perspektivisch für den Einsatz in der Klinik bestehen jedoch noch wesentliche Hürden. Insbesondere fehlen standardisierte Workflows für die Probenvorbereitung und Analyse kleinster Proben- und Proteinmengen wie sie bei Einzelzellen vorliegen. Das Ziel des Projekts KASPAR ist, es Proteinprofile von Einzelzellen für die Medikamentenentwicklung nutzbar zu machen. Hierfür wird ein Workflow bestehend aus automatisierter Probenvorbereitung, KI-unterstützter Bildanalyse und Datenauswertung sowie Massenspektrometrie entwickelt und mittels PDX validiert.

Projektname
KI-unterstützte Analytik kleinster Proteinmengen für eine gezielte Entwicklung von Krebsmedikamenten (KASPAR)
Fördergeber
Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg
Projektträger
VDI/VDE Innovation + Technik GmbH
Fördernummer
BW1_1198/02
Laufzeit
01.11.2022 bis 31.10.2024
Kooperationspartner
Universitätsklinikum Freiburg, Charles River Discovery Research Services Germany GmbH, HS Analysis GmbH
Reifegrad
Funktionsmuster
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Kontakt

Kompetenzen

  • Zentrifugale Mikrofluidik
  • Systemintegration
  • Simulationsbasiertes Design
  • Probenvorbereitung Proteomik