Massenspektrometrie für die Präzisionsmedizin

Forschungsgruppen der Charité - Universitätsmedizin Berlin und des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin bündeln mit weiteren Berliner Partnern ihre herausragende Expertise in der Massenspektrometrie zu einem Forschungskern. Der Bund fördert das Vorhaben mit rund 5,7 Millionen Euro.

Ziel des Konsortiums MSTARS ist es, die Technologie für den Einsatz in der Patientenversorgung weiterzuentwickeln und für die Analyse der Therapieresistenz zu nutzen. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF ) fördert den neuen Forschungskern für mindestens drei Jahre mit insgesamt rund 5,7 Millionen Euro.

Viele Jahre galt die umfassende Analyse von Genen als Methode der Wahl, um komplexe Krankheiten wie Krebs besser zu verstehen und Patienten immer individueller behandeln zu können.

Der Ansatz zeigte Erfolg und mündete in zahlreichen neuen gezielten Behandlungsformen. "Man wusste jedoch schon sehr früh, dass der Verlauf einer Krankheit nicht von den Genen allein bestimmt wird", erklärt Professor Ulrich Keilholz, Direktor des Charité Comprehensive Cancer Centers (CCCC) und einer der vier gleichberechtigten Koordinatoren des Projekts.

"Stattdessen kommt es oft darauf an, in welchem Umfang diese Gene in Proteine übersetzt werden, wie die Proteine miteinander interagieren oder wie genau der Stoffwechsel bei der Erkrankung abläuft. Die Massenspektrometrie ermöglicht es, schnell und umfassend Biomoleküle zu identifizieren und zu quantifizieren. Diese Technologie werden wir deshalb nutzen, um das Zusammenspiel krankheitsrelevanter Zellkomponenten besser zu verstehen und dadurch die Präzisionsmedizin, also die individuelle Behandlung von Patienten, weiter zu verbessern."

Berliner Expertise zur Massenspektronomie

Die drei weiteren Koordinatoren des MSTARS-Konsortiums sind Professor Matthias Selbach, Leiter der Gruppe Proteom-Dynamik am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC), Professor Markus Ralser, Leiter des Instituts für Biochemie der Charité, sowie Professor Frederick Klauschen vom Institut für Pathologie der Charité. Wissenschaftliche Partner des Projekts sind zahlreiche weitere Experten aus Charité und MDC sowie dem Berlin Institute of Health (BIH ), der Humboldt-Universität zu Berlin und dem Max-Planck-Institut für Molekulare Genetik.

"Mit der Gründung des neuen Forschungskerns vereinigen wir die Berliner Expertise in der Massenspektrometrie, Patientenversorgung und Datenanalyse unter einem Dach", sagt Selbach. "Indem wir das erstklassige Fachwissen der unterschiedlichen Institutionen und Disziplinen mit der breiten klinischen Expertise der Charité zusammenbringen, werden wir die Technologie der Massenspektrometrie weiterentwickeln und für die klinische Praxis nutzen können."

"Ein wesentliches Ziel dabei ist es, massenspektrometrische Methoden noch robuster und reproduzierbarer zu machen", ergänzt Ralser. "Um mit der Technologie die Patientenversorgung verbessern zu können, müssen wir außerdem in der Lage sein, große Probenmengen in kurzer Zeit zu analysieren. Dazu werden wir Kapazitäten aufbauen und standardisierte Arbeitsabläufe von der Probengewinnung bis zum Datenmanagement etablieren."

Gleiche Gene, unterschiedliche Wirkung der Medikamente

Die Infrastruktur, die das Konsortium aufbauen wird, eignet sich grundsätzlich für die Analyse verschiedenster Krankheiten. Als erstes Anwendungsbeispiel werden sich die Forschungsgruppen auf die Untersuchung der Therapieresistenz bei Kopf-Hals-Plattenepithelkarzinomen fokussieren. "Für diese Tumorerkrankungen gibt es moderne Behandlungsstrategien, die auf bestimmte genetische Fehlfunktionen in dem Krebsgewebe des jeweiligen Patienten abzielen", sagt Klauschen.

"Aus bisher ungeklärten Gründen funktionieren diese Therapien bei einigen Patienten sehr gut, während sie bei anderen Personen mit derselben genetischen Ausstattung keine Wirkung zeigen. Wir möchten die Gewebeproben per Massenspektrometrie untersuchen, um diese Patientengruppen auseinanderzuhalten und so die Entscheidung für oder gegen eine solche Therapie im individuellen Fall zu vereinfachen." Dafür ist die Analyse großer Datenmengen nötig, für die auch Methoden der künstlichen Intelligenz zum Einsatz kommen.

Gefördert wird das Projekt MSTARS (Multimodal Clinical Mass Spectrometry to Target Treatment Resistance) vom BMBF im Rahmen der Fördermaßnahme "Forschungskerne für Massenspektrometrie in der Systemmedizin". MSTARS ist einer von vier Forschungskernen, die das BMBF ausgewählt hat. Weitere Forschungskerne entstehen in Heidelberg, Mainz und München. Bewilligt wurden die Mittel für zunächst drei Jahre. Nach zweieinhalb Jahren werden die geförderten Projekte einer Zwischenbegutachtung unterzogen, die über die Förderung für weitere drei Jahre entscheidet. Projektstart ist der 1. März 2020.

Quelle: Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin (MDC)