Eine neue, KI-gestützte Methode verbessert die Diagnose und Prognose von Kopf-Hals-Krebs und ebnet den Weg zu personalisierten Behandlungsansätzen.
Kopf-Hals-Tumoren gehören weltweit zu den zehn häufigsten Krebsarten und machen etwa drei bis fünf Prozent aller Krebsfälle aus. Plattenepithelkarzinome sind die vorherrschende Form und treten in der Mundhöhle, dem Rachen und dem Kehlkopf auf. Ein Forschungsteam um Sara Wickström hat eine neue Methode entwickelt, die mithilfe von künstlicher Intelligenz und maschinellem Lernen die Analyse von Krebszellen und des umgebenden Gewebes auf Zellebene ermöglicht. Diese Technologie bietet eine präzisere Diagnose und Prognoseeinschätzung bei Kopf-Hals-Krebs.
Mit einer auf maschinellem Lernen basierenden Methode analysierten Forschende Hunderte Biobank-Patientenproben bis auf Einzelzellebene. Dabei werden Indikatoren für das Verhalten von Krebszellen sowie die Architektur des Tumors und des umgebenden Gewebes kombiniert. Diese Analysen liefern für jeden Patienten einen spezifischen „Fingerabdruck“, der zur Prognose und zur Beurteilung des Therapieansprechens genutzt werden kann. Die Studie identifizierte zwei neue Patientengruppen: eine mit besonders guter und eine mit schlechter Prognose. Diese Unterschiede sind auf spezielle Kombinationen von Krebszellstatus und Gewebezusammensetzung zurückzuführen. In der Gruppe mit schlechter Prognose beeinflusst die Signalübertragung zwischen Krebs- und gesundem Gewebe durch den epidermalen Wachstumsfaktor (EGF) die Aggressivität der Erkrankung.
„Diese Ergebnisse sind ein Durchbruch für das Verständnis von Krebsentwicklung und -diagnostik“, sagt Sara Wickström, Direktorin am Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster. Erstmals wurde gezeigt, dass bestimmte Zellkombinationen in gesundem Gewebe einen starken Einfluss auf den Krankheitsverlauf haben. Dies könnte neue Ansätze für gezielte, pharmakologische Eingriffe bieten. Außerdem lassen sich Patienten identifizieren, die von einer aggressiven Therapie profitieren, während anderen eine weniger invasive Behandlung genügen könnte, um die Lebensqualität zu erhöhen. Ein neuer Diagnosetest ist in Entwicklung, der die Methode für die Praxis nutzbar machen soll. Auch der Einsatz bei anderen Krebsarten wie Dickdarmkrebs wird untersucht. „Unsere Forschung nutzt die neuesten Analysemethoden des maschinellen Lernens und der räumlichen Biologie. Wir analysieren Hunderte von Patientenproben und Millionen von Zellen, was nur mit Hilfe von Hochleistungsrechnern und künstlicher Intelligenz möglich ist. Wir glauben, dass die Technologie die Krebsdiagnostik und die Genauigkeit der Behandlungsstrategien deutlich verbessern wird“, erklärt Wickström. Das Verfahren benötigt nur einen speziellen Algorithmus und spezifische Antikörper, was es im Vergleich zur Kostenstruktur der Krebsbehandlung erschwinglich macht.
Obwohl Kopf- und Halskrebsarten zu den selteneren Krebsarten gehören, machen jedoch einen bedeutenden Anteil der Krebserkrankungen aus. Krebserkrankungen des Kopfes und des Halses haben in den letzten 30 Jahren erheblich zugenommen. Jährlich gibt es in Deutschland etwa 18.000 bis 20.000 Neuerkrankungen von Kopf-Hals-Tumoren. Das macht etwa drei bis fünf Prozent aller Krebserkrankungen aus. Kopf- und Halskrebsarten umfassen verschiedene bösartige Tumoren, die in Bereichen wie dem Mund, dem Rachen, dem Kehlkopf, der Nase, den Nasennebenhöhlen und den Speicheldrüsen auftreten. Ein wichtiger Risikofaktor ist der Konsum von Tabak und Alkohol, die das Risiko dieser Krebsarten deutlich erhöhen. Auch Infektionen mit dem Humanen Papillomavirus (HPV) spielen bei bestimmten Krebsarten, wie dem Rachenkrebs, eine wachsende Rolle. Die Fünfjahresüberlebensrate von Kopf- und Halskrebserkrankungen liegt zwischen 40 Prozent und 70 Prozent, wobei verschiedene Subtypen unterschiedliche Prognosen aufweisen.
(Quelle: Nach einer Pressemitteilung der Max-Planck-Gesellschaft vom 28.10.2024, bearbeitet)
Text: arztCME-Redaktion
Bild: DALL-E für arztCME
