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Weitaus mehr als „nur“ Proben digitalisieren

„Wir verfügen im ZWT nach unserem Wissensstand über die höchste Digitalisierungskapazität in diesem Bereich in Europa und wahrscheinlich sogar darüber hinaus“, sagt Projekt-Initiator Kurt Zatloukal (Credit: WKO/Lunghammer).

Biobank-Proben enthalten wertvolle Informationen für die Diagnostik und Therapie verschiedener Krankheiten. Ihre Digitalisierung führt zu einer systematischen Erfassung und eröffnet damit völlig neue Möglichkeiten. Rund eine halbe Million Proben der Biobank der Med Uni Graz wurden im ZWT bereits digitalisiert. Dies erfolgte mit weltweit einzigartigen Scannern und in Kooperation mit internationalen IT-Unternehmen. Dadurch konnten Marker gefunden werden, die eine bessere Krebs-Diagnostik ermöglichen als alle bisher verwendeten diagnostischen Kriterien.

„Die Digitalisierung schreitet in all unseren Lebensbereichen rasant voran. Sie bietet uns zahlreiche Chancen, die wir nutzen müssen. Genau hier setzt das Zentrum für Wissens- und Technologietransfer in der Medizin (ZWT) an und hat sich mit seinen Arbeiten als Vorreiter in der Digitalisierung im Gesundheitsweisen etabliert. Diese Errungenschaft untermauert einmal mehr die steirische Kompetenz in der Humantechnologie und in der Forschung insgesamt“, so Forschungslandesrätin Barbara Eibinger-Miedl.

ZWT als idealer Standort
Seit zwei Jahren arbeitet im ZWT ein Team an Pathologen und IT-Experten daran, mit einzigartigen Hochdurchsatzscannern Proben aus der Biobank der Med Uni Graz zu digitalisieren, worüber auch die Kronen Zeitung berichtet hat. „Wir haben dazu im ZWT fast ein halbes Stockwerk gemietet und verfügen hier nach unserem Wissensstand über die höchste Digitalisierungskapazität in diesem Bereich in Europa und wahrscheinlich sogar darüber hinaus“, erläutert Projekt-Initiator Kurt Zatloukal, Leiter des Österreich-Knotenpunkts der Europäischen Forschungsinfrastruktur für Biobanken und biomolekulare Ressourcen (BBMRI.at) im ZWT und Vorstand des Diagnostik- & Forschungszentrum für Molekulare BioMedizin der Med Uni Graz. Das Projekt wird von der Med Uni Graz in Kooperation mit internationalen Marktführern im Digitalisierungsbereich umgesetzt. Das ZWT ist der ideale Standort für das Projekt, da mit der Biobank der Med Uni Graz als eine der größten Biobanken Europas und dem Sitz der Europäischen Biobanken-Forschungsinfrastruktur BBMRI-ERIC und dem Österreich-Knotenpunkt BBMRI.at eine enorme Menge an Biobanking-Kompetenz an einem Standort vorhanden ist.

Rund 2.500 Proben werden täglich digitalisiert
Projektmitarbeiter Markus Plass gibt einen Einblick in die Arbeit mit den Biobank-Proben: „Wir können auf unseren elf verschiedenen Scannern rund 2.500 Archivproben pro Tag bearbeiten. Dreizehn studentische Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter unterstützen uns in der Probenvorbereitung. Die Proben werden digitalisiert und mit anonymisierten Patientendaten wie Geschlecht und Lebensdauer verknüpft. Es wird dabei ausschließlich mit anonymisierten Proben gearbeitet.“ Rund eine halbe Million Proben aus der Biobank Graz der Med Uni Graz wurden dabei schon digitalisiert. „Es lagern aber rund 15 Millionen Proben in der Biobank Graz und täglich kommen über 1.000 weitere dazu. Wir haben also noch viel zu tun“, betont Plass.

 

Rund eine halbe Million Proben aus der Biobank Graz der Med Uni Graz wurden im ZWT bereits digitalisiert (Credit: ZWT/Wolf).

Neuer Ansatz für das Trainieren von Algorithmen
In Kooperation mit internationalen IT-Unternehmen wird im ZWT daran gearbeitet, wie ein Algorithmus einem Mediziner helfen kann, bessere Diagnosen zu treffen. Dabei wurde mit dem „Reverse Learning“ ein neuer Weg für das Trainieren von Algorithmen beziehungsweise Medizinern gegangen. „Wir testen gerade, ob man einen Algorithmus nicht nur vom Menschen trainieren lassen kann, sondern dass dies auch in die andere Richtung funktioniert: ein Algorithmus trainiert den Experten, bestimmte Merkmale in Daten zu erkennen. Der Algorithmus kann nämlich – anders als der Mensch – Millionen von Proben durchsuchen und dabei beispielsweise erkennen, dass eine spezifische Veränderung im Tumor das Krebswachstum beschleunigt“, erläutert Zatloukal den Prozess des „Reverse Learnings“. Dabei wird der Algorithmus mit zwei Informationen – dem Bild des Tumors und Lebensdauer des Patienten – trainiert, um daraus diagnostische Kriterien abzuleiten, die eine bessere Vorhersage erlauben sollen als bisher verfügbare diagnostische Kriterien. Ziel ist es, dass dieser Prozess auch für andere medizinische Verfahren umgesetzt werden kann, um Diagnostik und Therapie weiter zu verbessern.

Praxiserfahrungen weitergeben – Hebeleffekt
Die positive Wirkung des Projekts geht dabei weit über die Medizin hinaus. „Wir haben hier einen Prozess in Gang gesetzt, der weit über das ZWT und die Medical Science City Graz hinausgeht“, freut sich Zatloukal. Er betont: „In der Forschung und Lehre, aber auch in der Industrie schreitet die Digitalisierung voran. Es braucht dringend neue Konzepte, wie man diese auch umsetzen kann. Fragen des Datenschutzes oder der Serverkapazitäten sind bei der Umsetzung oft eine Herausforderung – wir haben hier in den letzten beiden Jahren wichtige Erfahrungen gewonnen, die wir nun der Öffentlichkeit zur Verfügung stellen wollen.“ Dazu laufen weiterführende Projekte mit dem Land Steiermark und auf EU-Ebene. Darüber hinaus sind die in Graz entwickelten Konzepte auch in Diskussionen betreffend Digitalisierung in Gesundheitssystemen für die Erreichung der nachhaltigen Entwicklungsziele (SDG) im Rahmen der heurigen UNO-Generalversammlung eingeflossen.

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