(Nimwegen, 1. Februar 2021) – Um die Entwicklung von künstlicher Intelligenz (KI) in der Pathologie weiterzubringen, wird ein europäisches Konsortium aus führenden europäischen Forschungszentren, Krankenhäusern sowie großen Pharmaunternehmen ein Datenarchiv zur gemeinsamen Nutzung von Pathologiedaten erarbeiten.
Das mit 70 Millionen Euro veranschlagte sechsjährige Projekt unter dem Namen BIGPICTURE soll eine neue Ära in der Pathologie einläuten – maßgeblich mitbeteiligt ist das Klinische Institut für Pathologie der MedUni Wien.
Die Pathologie ist der Eckpfeiler bei der Diagnose und Erforschung vieler Krankheiten wie Krebs, Autoimmunerkrankungen, der Nachsorge nach Transplantationen und ist auch entscheidend für die Bewertung der Sicherheit von Medikamenten. Sie basiert auf der Untersuchung von Gewebeproben (Objektträgern) unter dem Mikroskop. Trotz ihrer zentralen Rolle ist sie jedoch immer noch stark von der qualitativen Interpretation durch einen qualifizierten Pathologen abhängig.
Während das Mikroskop den Beruf symbolisiert, hat die Digitalisierung von Objektträgern in den vergangenen Jahren eine Revolution ausgelöst: Bilder können nun nicht nur geteilt und von entfernten Orten aus abgerufen werden, sie lassen sich auch von Computern verarbeiten. Dies öffnet die Tür für Anwendungen künstlicher Intelligenz (KI), die die PathologInnen unterstützen und dabei helfen, Krankheiten zu erforschen, bessere Behandlungsmethoden zu finden und bei Tierversuchen einen Beitrag zum ethischen Prinzip der „3R“ (Replace (Vermeiden), Reduce (Verringern) und Refine (Verbessern)) zu leisten. Die Entwicklung von robusten KI-Anwendungen erfordert jedoch extreme Datenmengen, was im Fall der Pathologie eine riesige Sammlung digitaler Objektträger und die für ihre Interpretation notwendigen medizinischen Daten bedeutet. Aufgrund der erforderlichen Speicherkapazität für eine ausreichend große Sammlung und wegen Bedenken hinsichtlich des vertraulichen Charakters der medizinischen Informationen stellte die gemeinsame Nutzung dieser Daten bislang eine Herausforderung dar.
Um eine rasche Entwicklung von KI in der Pathologie zu ermöglichen, hat sich das Projekt BIGPICTURE zum Ziel gesetzt, die erste europäische, ethische und qualitätskontrollierte Plattform unter Einhaltung der DSGVO (Datenschutz-Grundverordnung) zu schaffen, in der sowohl groß angelegte Daten als auch KI-Algorithmen gleichzeitig vorhanden sind. Die BIGPICTURE-Plattform wird auf nachhaltige und integrative Weise entwickelt, indem sie Gemeinschaften von PathologInnen, ForscherInnen, KI-EntwicklerInnen, PatientInnen und aus der Industrie miteinander verbindet.
Das Projekt gliedert sich in vier Hauptaspekte, die die groß angelegte Datensammlung betreffen. Erstens muss eine Infrastruktur (Hardware und Software) geschaffen werden, um Millionen von Bildern, die jeweils Gigabytes groß sein können, zu speichern, zu teilen und zu verarbeiten. Zweitens müssen rechtliche und ethische Rahmenbedingungen geschaffen werden, um eine angemessene Nutzung der Daten zu gewährleisten und gleichzeitig die Privatsphäre der PatientInnen und die Vertraulichkeit der Daten vollständig zu respektieren. Dann wird ein erster Satz von 3 Millionen digitalen Objektträgern von Menschen und Labortieren gesammelt und im Datenlager gespeichert, um Daten zur Entwicklung von KI-Tools für die Pathologie bereitzustellen. Schließlich werden Funktionalitäten entwickelt, die die Nutzung der Datenbank sowie die Verarbeitung von Bildern für Diagnose- und Forschungszwecke unterstützen.
Medizinische Universität Wien leitet Arbeitspaket zu Datensammlung und -management
Das klinische Institut für Pathologie der MedUni Wien wird die Leitung von WP3 (Datensammlung und -management) übernehmen, mit Proben- und Datensammlungen zum Datenaufbewahrungssystem (Repository) von BIGPICTURE beitragen sowie die Koordination für den Organisationsknoten zum Thema „Nieren“ übernehmen. Neben den Aufgaben im Zusammenhang mit der Datensammlung ist die Einrichtung organisatorischer Knotenpunkte zum Erhalt qualitativ hochwertiger Proben und WSI-Digitalbilder (Whole Slide Imaging, Digitalisieren ganzer Schnitte) von verschiedenen Projektpartnern eine Hauptaufgabe von WP3 (3.1) unter der Leitung von Renate Kain. Sie wird auch als Koordinatorin des Organisationsknotens „Nieren“ fungieren und für die Erfassung von Daten und Proben hinsichtlich angeborener Nierenerkrankungen, Nierentransplantation, Herz, Herztransplantation und seltener nicht-neoplastischen Erkrankungen aller Organe verantwortlich sein.
BIGPICTURE ist eine von der IMI finanzierte öffentlich-private Partnerschaft, in der akademische Einrichtungen, kleine und mittlere Unternehmen (KMU), öffentliche Organisationen und pharmazeutische Unternehmen zusammen mit einem großen Netzwerk an Partnern vertreten sind, die Bilder beisteuern. Die am Projekt beteiligten Konsortialpartner sind:
Akademische Einrichtungen: Radboud University Medical Center (NL), Linköping University (SE), Leeds Teaching Hospitals NHS Trust (UK), University Medical Centre Utrecht (NL), Uppsala University (SE, ELIXIR-Knoten), Haute Ecole Spécialisé de Suisse Occidentale (CH), Eindhoven University of Technology (NL), University of Warwick (UK), Technische Universität München (DE), Medizinische Universität Graz (AT), Institut Pasteur (FR), Universität Lüttich (BE), Semmelweis Universität (HU), National Cancer Institute (NL), Region Östergötland (SE), Medizinische Universität Wien (AT), Universität Marburg (DE), Helsingin ja Uudenmaan sairaanhoitopiirin kuntayhtymä (FI).
Pharmazeutische Unternehmen: Novartis Pharma AG (CH), Janssen Pharmaceutica NV (BE), Bayer AG (DE), Boehringer Ingelheim International GmbH (DE), Novo Nordisk A/S (DK), Pfizer Ltd. (US), Roche (CH), Sanofi Aventis recherche et Développement (FR), Institut de Recherches Internationales Servier (FR) und UCB Biopharma SRL (BE).
Andere öffentliche und private Organisationen: CSC – IT Center for Science Finland (FI, ELIXIR-Knoten), Biobanks and biomolecular resources research infrastructure (AT), Azienda Ospedaliera Per L’Emergenza Cannizzaro (IT), Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. (DE), Deutsches Institut für Normung e.V. (DE), European Institute for Innovation through Health Data (BE), European Society of Pathology (BE), Digital pathology association (US), GBG Forschungs GmbH (DE), ttopstart (NL), Sectra AB (SE), Cytomine SCRLFS (BE), Stichting Lygature (NL), Owkin (FR), Deciphex (IE), MedicalPhit (NL), Timelex (BE).
BIGPICTURE startet am 1. Februar 2021 und läuft über 6 Jahre. Die Plattform ist jedoch auf Dauer angelegt und das Konsortium wird Nachhaltigkeitspläne ausarbeiten, um die Plattform über diese Laufzeit hinaus zu erhalten und weiterzuentwickeln.
Angaben der Unterstützung
Dieses Projekt hat Fördermittel vom Gemeinsamen Unternehmen IMI2 (Initiative Innovative Arzneimittel) unter der Finanzhilfevereinbarung Nr. 945358 erhalten. Dieses gemeinsame Unternehmen wird durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizon 2020 der Europäischen Union und EFPIA unterstützt. www.imi.europe.eu