Diagnostische Analysemethode durch „Schnappschuss“ des
Gewebes

Immunzellen spielen eine zentrale Rolle in der ­Therapie, sowohl von Krebserkrankungen als auch nach einer Nierentransplantation. In den letzten Jahren sind immer mehr Medikamente für eine zielgerichtete Beeinflussung von immunologischen Mechanismen entwickelt worden. Diese Medikamente sind zwar in vielen Fällen sehr wirksam, bei anderen Patienten zeigen sie jedoch keinerlei Effekt. Im Klinikalltag werden wichtige Therapieentscheidungen aufgrund der Analyse von kleinen Gewebeproben (Biopsien) getroffen, die im Mikroskop von Pathologen untersucht werden. Der wissenschaftliche Verbund um Professor Dr. Friedrich Feuerhake (Medizinische Hochschule Hannover) arbeitet daran, noch mehr Information aus diesen wertvollen Proben zu ziehen, um so den Patienten eine verbesserte Therapie zu bieten.

Biopsien kann man als Momentaufnahme betrachten, bei der alle Vorgänge im Gewebe plötzlich angehalten sind, auch die normalerweise beweglichen Immunzellen. Die Wissenschaftler untersuchen die Verteilung, Dichte und Interaktionen der vielen verschiedenen Zelltypen des Immunsystems im betroffenen Gewebe. Unter dem Mikroskop ergeben sich so komplexe Muster dieser Zellen, die über das visuelle Fassungsvermögen eines menschlichen Betrachters hinausgehen.

Professor Dr. Friedrich Feuerhake und sein Verbund erweiterten die Methoden der Gewebeanalyse erheblich, indem sie Techniken aus verschiedenen interdisziplinären Bereichen, wie zum Beispiel der Analyse von Satellitenbildern, der Biomarkerforschung und der klassischen beschreibenden mikroskopischen Anatomie zusammenführten und mit multiskalaren mathematischen Modellierungsmethoden verknüpften. Die Verbindung von mikroskopischen Bildern mit mathematischen Modellen ermöglicht es, diese „mikroskopischen Schnappschüsse“ der immunologischen Prozesse im Gewebe präziser zu analysieren. So entwickelten die Wissenschaftler neue Analysemodule, die auf der Basis von mikroskopischen Bildern eine Simulation von zyklusabhängigen Veränderungen der Brustdrüse ermöglicht (Abbildung). In einem weiteren Projekt erfassten sie die Organisation von Lymphozyten in transplantierten Nieren. Das Team hat so gezeigt, das Hormonschwankungen und manche Medikamente so starken Einfluss auf Immunzellen haben, dass der Zeitpunkt der Biopsien und die Dokumentation der Medikation zum Zeitpunkt der Probenentnahme stärker als bisher berücksichtigt werden sollten. In Zukunft kann dieser Ansatz zu verbesserten Leitlinien und ­Entscheidungshilfen in der Biopsie-basierten ­Diagnostik führen.

Spotlight aus dem Konsortium SYSIMIT - Systems Immunologie und Image Mining in der Translationalen Biomarkerforschung, aus der Broschüre "Systemmedizin - Von Big Data zur personalisierten Medizin".