Neue Erkenntnisse zur Unterscheidung von Lebertumoren - Bessere Diagnostik durch KI-Analyse von spezifischen DNA-Veränderungen -

Welche wissenschaftliche Fragestellung liegt Ihrer Studie zugrunde?

Oft ist es mit den bestehenden Methoden nicht möglich, zwischen einem Gallengangskarzinom („Cholangiokarzinom“) der Leber – einem sogenannten primären Lebertumor – und einer Absiedlung („Metastase“) eines Bauchspeicheldrüsentumors zu unterscheiden. Das Ergebnis ist aber entscheidend. Ein Gallengangskarzinom der Leber kann durch eine Operation häufig geheilt werden, während eine Metastase mit einer schlechten Prognose einhergeht und mit palliativer Chemotherapie behandelt wird. Daher wollten wir ein Instrument entwickeln, das die Unterscheidung zwischen den beiden Krebserkrankungen erleichtert.

Wie sind Sie vorgegangen?

Wir sind die Aufgabe mit maschinellem Lernen angegangen. Dabei haben wir die DNA-Methylierung als Input für die Entwicklung von Klassifikatoren verwendet. Wenn wir die DNA mit den drei Milliarden Buchstaben in einem Buch vergleichen, erfüllt die DNA-Methylierung etwa die Rolle der Satzzeichen. Bekannt war, dass die Veränderung einzelner Buchstaben für die Unterscheidung der Tumoren nicht aussagekräftig ist. Wir haben uns deshalb stattdessen auf die DNA-Satzzeichen konzentriert und auf Grundlage dieser Daten drei verschiedene Klassifikatoren entwickelt.

Was haben Sie herausgefunden?

Wir entdeckten, dass die DNA-Methylierung für die Unterscheidung zwischen primären Leberkarzinomen und Metastasen aus der Bauchspeicheldrüse in der Leber äußerst hilfreich ist. Außerdem konnten wir Gallengangskarzinome in zwei Haupttypen unterteilen. Wir haben weiter festgestellt, dass wir mithilfe der DNA-Methylierung die Anatomie der Leber, der Gallengänge und der Bauchspeicheldrüse nachvollziehen können. Wir konnten auch zeigen, dass bestimmte Methoden der Datenanalyse (ein sogenanntes neuronales Netzwerk) anderen KI-basierten Klassifikationsmethoden überlegen ist.

Was hat Sie überrascht?

Besonders überrascht hat uns, dass man Gallengangskarzinome, die im Rahmen einer Infektion mit einem Leberegel entstanden sind, anhand der DNA-Methylierung von anderen Gallengangskarzinomen unterscheiden konnte. Dies ist uns aufgefallen, weil wir Datensätze von anderen Forschern aus dem asiatischen Raum untersucht haben. 

Welches Fazit können Sie ziehen?

Anhand der Analyse von DNA-Methylierungsmustern können wir präzise zwischen primären und metastasierten Lebertumoren unterscheiden. Unsere Methode kann unterstützend in der klinischen Praxis eingesetzt werden und so die Behandlung von Betroffenen verbessern.