Die Behandlung von Patientinnen und Patienten mit oligometastasierter Tumorerkrankung in einem Closed-Loop-Prozess stand auch in der 2. Förderphase im Fokus der Forschungsaktivitäten in M²OLIE. In der 1. Förderphase wurden verschiedenste Schritte – elektronische Patientenaufklärung, neuartige Bildgebungsanalysen, automatisierte roboterassistierte Nadelplatzierung zur Biopsie und zur Intervention, molekulare Klassifizierung von Tumorentitäten mittels Massenspektrometrie und Einberufung eines Ad-hoc-Tumorboards zur Therapieentscheidung – erfolgreich erforscht.
Das Ziel der Forschungsaktivitäten in der 2. Förderphase war die Integration der bisherigen Einzelschritte unter konsequenter Verwendung automatisierter Abläufe zu einem durchgängigen, zeit- und kosteneffizienten Closed-Loop-Prozess, der zum Abschluss der zweiten Förderphase in der klinischen Evaluierung an Tumorpatient:innen mit individualisierter, minimal-invasiver Therapie aller Metastasen in einem One-Stop-Shop mündete. Grundlage dafür war die enge Verflechtung der drei Verbundprojekte mit ihrer Vielzahl an Arbeitspaketen: M²IBID mit der diagnostischen und interventionellen Bildgebung und der molekularen Analyse, M²IN mit der Automatisierung und Roboterassistenz bei Biopsie und Intervention und M²DATA mit der Konzeption eines M²OLIE übergreifenden Datenversorgungsprozesses.
Der vollständige M²OLIE Closed-Loop-Prozess wird zu einem Paradigmenwechsel im gesamten diagnostisch-therapeutischen Behandlungsprozess onkologischer Patient:innen führen.
Die eindeutige Identifikation und Charakterisierung therapierelevanter Herdbefunde mit innovativen diagnostischen Methoden stellt die Grundlage zur minimalinvasiven Therapie (u. a. Radionuklidtherapie) für den Patienten mit Oligometastasen im Closed-Loop-Prozess von M²OLIE dar. Sie erlaubt außerdem eine Prädiktion des erwarteten Therapieansprechens und die frühzeitige Erkennung von Patient:innen, die nicht auf eine bestimmte Therapie ansprechen (Non-Responder).
Ziel des Verbundvorhabens M²IBID war es, diese Grundvoraussetzungen für die Festlegung einer effektiven Therapie im Sinne der „Präzisionsmedizin” zu erforschen. Die Techniken der diagnostischen und interventionellen Bildgebung und molekularen massenspektrometrischen (MS) Bioanalytik sollten tiefer integriert und klinisch evaluiert werden. Das innovative Forschungsziel lag in der idealen Verknüpfung all dieser Informationen, um dann neuartige Tumorcharakterisierungen mittels Radiomics-Ansätzen und Techniken des maschinellen Lernens zu erforschen, welche die patientenindividuelle Intervention verbessern. Das Verbundprojekt M²IBID wurde interdisziplinär im Rahmen von den vier Teilvorhaben „M²IP“, „M²OT²AN“, „SIM²BA“ und „M²KoRaMo“ bearbeitet.
Integration von Bildgebung, molekularer Bioanalytik und KI-gestützten Verfahren für eine personalisierte, minimalinvasive Therapie
Innerhalb des gesamten Closed-Loop-Prozesses von M²OLIE befasste sich das Verbundprojekt M²INT mit der Gestaltung und Optimierung der diagnostischen und therapeutischen Prozesse im Interventionsraum. Eine effektive Behandlung erfordert eine komprimierte und flexible sowie effiziente Abfolge diagnostischer und therapeutischer Maßnahmen. Im Rahmen der 2. Förderphase sollten bestehende Limitationen aufgehoben und ein Fokus auf vermarktungsfähige Technologien für die Gestaltung zukünftiger Interventionsräume gelegt werden. Das Gesamtziel von M²INT als Verbund ist die integrierte (Weiter-)Entwicklung der medizinischen Methoden, technischen Lösungen und Prozesse für die Behandlung von Patient:innen mit Oligometastasen mit Methoden der molekularen Medizin basierend auf dem Closed-Loop Prinzip. Am Projektende sollen die Teillösungen von M²INT im Interventionsraum zu einem System integriert und als Teil des M²OLIE-Gesamtprozesses in der Klinik mit Patient:innen evaluiert werden. Konkret sollen in M²INT die Effizienz des interventionellen Prozesses gesteigert und das Patienten-Outcome sowie die intraoperative Situation bei der Behandlung von Patient:innen mit Oligometastasen verbessert werden. Die technologischen Entwicklungen bilden die Grundlage für die Fortentwicklung der therapeutischen Anwendungen, die wiederum als Prüfaufgabe für die klinische Evaluierung der Technologien verwendet werden sollen. Um diese Ziele zu erreichen ist das Verbundprojekt M²INT aus drei Teilvorhaben zusammengesetzt, in denen die erforderlichen Teillösungen erarbeitet werden: „Systemplattform für die Applikationen der molekularen Intervention“ (Teilvorhaben 1), „Navigierte molekulare Diagnostik und Therapie“ (Teilvorhaben 2) und „Methoden der Molekularen Intervention“ (Teilvorhaben 3). Neben den Teilergebnissen besteht die übergeordnete Innovation im hohen Integrationsgrad des Gesamtsystems einschließlich der klinischen Evaluierung. Die Projekte bauen teilweise auf den Ergebnissen der ersten Förderphase von M²INT auf bzw. übernehmen diese vollständig.
Optimierung diagnostischer und therapeutischer Abläufe im Interventionsraum, um Effizienz, Flexibilität und Patienten-Outcome im M²OLIE-Closed-Loop zu steigern
Ziel von M²DATA war es, einen Data Lake zu entwickeln, der als zentrale Dateninfrastruktur für den M²OLIE-Closed-Loop fungiert. Komplexe, anwendungsspezifische Daten (z. B. Daten der Biopsienadel oder von Roboterbewegungen) werden in ein standardisiertes Datenformat überführt, mit Patienteninformationen aus klinischen Informationssystemen verknüpft und anschließend Forscher:innen und Ärzt:innen im Interventionsraum zur Verfügung gestellt. M²DATA hilft, Patient:innen bereits vor der Behandlung wichtige medizinische Informationen über die geplante molekulare Intervention zukommen zu lassen, den klinischen Behandlungsprozess effizient und wirtschaftlich zu planen, Ärzt:innen den aktuellen Eingriff betreffende Informationen zur Verfügung zu stellen sowie neue medizinische Verfahren und Erkenntnisse durch ein ganzheitliches Patientenbild und die automatisierte Analyse der Daten bereits erfolgter Interventionen zu ermöglichen.
Außerdem schafft der Data Lake die Voraussetzung für innovative Verfahren des maschinellen Lernens zur Optimierung von klinischen Prozessen (etwa dem Tumorboard-Prozess) sowie der Daten-Analytik zur Verbesserung der medizinischen Behandlung. Mittelfristig dient M²DATA als Grundlage für die Weiterentwicklung des Forschungscampus M²OLIE in ein Plattformökosystem. Um die Ziele von M²DATA effizienter zu erreichen, wurde das Projekt in die drei Teilvorhaben „M²HUB“, „M²OTUS“ und „ProM²etheus“ unterteilt.
Zentraler Data Lake und Applikationen, die klinische und technische Daten standardisieren, verknüpfen und für Ärzt:innen und Forscher:innen verfügbar machen und eine effizientere Behandlungsplanung ermöglichen
