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Neue Referenzdatenbank: Gewinn für Wissenschaft und personalisierte Krebsimmuntherapie

Einem Team um Univ.-Prof. Dr. Zlatko Trajanoski, Leiter der Sektion für Bioinformatik am Innsbrucker Biozentrum, gelang es nach intensiver und komplexer Forschungsarbeit, eine Referenzdatenbank für rund 20 verschiedene Krebsarten zu erstellen. Von den damit vorliegenden Krebs-Immunprofilen profitieren WissenschafterInnen und PatientInnen gleichermaßen. Das angesehene Magazin Cell Reports berichtet darüber.

Die Krebsimmuntherapie zielt darauf ab, körpereigene Abwehrmechanismen für die Krebstherapie nutzbar zu machen. Je präziser eine Immuntherapie die individuellen Tumormutationen der einzelnen PatientInnen berücksichtigt, desto wirkungsvoller ist sie. Die Selektion der richtigen Therapie stellt dabei eine besondere Herausforderung dar, die nur mit Unterstützung der Bioinformatik inklusive Hochdurchsatzverfahren und hohen Rechnerleistungen bewältigt werden kann.

Das Tumorprofil im Visier
Mit einer soeben im Fachjournal Cell Reports veröffentlichten Forschungsarbeit liefern Innsbrucker BioinformatikerInnen um Zlatko Trajanoski nun für die onkologische Forschung die Möglichkeit, 20 der häufigsten Krebsarten, darunter das Lungen-, Nieren, Blasen,- und Mammakarzinom, nach ihrem Immunprofil durchsuchen und unterscheiden zu können. „Dazu haben wir aus einer öffentlichen Datenbank Proben solider Tumoren von rund 8.000 Patientinnen auf ihr Immunprofil hin analysiert. Nachdem Immunzellinfiltrate so individuell sind wie die Mutationsprofile der Tumoren, konnten wir aus den genetischen Daten die entsprechenden immunologischen Informationen extrahieren“, berichtet Erstautorin Pornpimol Charoentong, die in der Zwischenzeit als PostDoc am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen Heidelberg (NCT) forscht. Die Sammlung dieser analysierten und zusammengeführten Informationen dient WissenschafterInnen nun als Referenzdatenbank  für über 20 Tumorarten.

„Wir haben auch eine Liste von immunspezifischen Genen identifiziert, die es ermöglicht, PatientInnen herauszufiltern, die auf spezifische Immun-Therapien ansprechen“, berichtet Zlatko Trajanoski.

Rechnerische Höchstleistung
Die im Rahmen des EU-Projekts APERIM (Advanced bioinformatics platform for PERsonalised cancer IMmunotherapy) – dem von Zlatko Trajanoski koordinierten, innovativen Forschungsvorhaben zur Umsetzung moderner, personalisierter Krebsimmuntherapien – ausschließlich in Innsbruck entstandene Arbeit ist das Ergebnis langer und intensiver Analyse. So mussten in Summe zwei Petabytes (1 Petabyte = 1000 Terabyte = 1 Million Gigabytes) an Daten verarbeitet werden, die zuvor in einem sechs Monate dauernden Prozess erst lokal heruntergeladen worden waren. „Und weil auch die Analyse dieser riesigen Datenmengen in Innsbruck durchgeführt wurde, war es notwendig, spezielle Werkzeuge, sogenannte analytische Pipelines, zu entwickeln. Drei bis vier dieser Software Tool Ketten, die wiederum für verschiedene Sprachen, Parameter und Einsatzmöglichkeiten programmiert werden mussten, liefern dabei jeweils eine relevante Information“, erklärt Trajanoski den komplexen, bioinformatischen Hintergrund.

Mit seinem Team gehört der Bioinformatiker heute zu einer der wenigen Gruppen weltweit, die aus bioinformatischen Analysen zielgerichtete Informationen für die Krebsimmuntherapie liefern können.

(D. Heidegger)

Links:

Pan-cancer Immunogenomic Analyses Reveal Genotype-Immunophenotype Relationships and Predictors of Response to Checkpoint Blockade. Charoentong P, Finotello F, Angelova M, Mayer C, Efremova M, Rieder D, Hackl H, Trajanoski Z. Cell Rep. 2017 Jan 3;18(1):248-262.
http://dx.doi.org/10.1016/j.celrep.2016.12.019

Computational genomics tools for dissecting tumour–immune cell interactions. Hubert Hackl, Pornpimol Charoentong, Francesca Finotello & Zlatko Trajanoski. Nature Reviews Genetics 17, 441–458 (2016), Published online 04 July 2016
http://dx.doi.org/10.1038/nrg.2016.67

Characterization of the immunophenotypes and antigenomes of colorectal cancers reveals distinct tumor escape mechanisms and novel targets for immunotherapy. Angelova M, Charoentong P, Hackl H, Fischer ML, Snajder R, Krogsdam AM, Waldner MJ, Bindea G, Mlecnik B, Galon J and Trajanoski Z. Genome Biology 2015.
http://dx.doi.org/10.1186/s13059-015-0620-6

Sektion für Bioinformatik
http://icbi.i-med.ac.at/

Biozentrum Innsbruck
http://biocenter.i-med.ac.at/

EU-Projekt APERIM
http://aperim.eu/

NEWS-Archiv: Von der Datenfülle zur Präzisionstherapie
https://www.i-med.ac.at/mypoint/news/701588.html