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Ein systemischer Ansatz zur Charakterisierung der Effekte neoadjuvanter Chemotherapie auf tripel negative Brusttumoren

Tripel-negative Brusttumoren gehören zu den aggressivsten Brustkrebsarten mit hohen Rezidivraten und Mortalität. Sie stellen ca. 15-20% der Brustkrebsfälle dar. Im Gegensatz zu anderen Brustkrebsarten stehen für diesen Subtyp nur wenige gezielte Therapieoptionen und Biomarker zur Verfügung, sodass wir nicht vorhersagen können, wie Patientinnen auf die Therapie ansprechen werden. Die wichtigsten Therapieansätze sind immernoch Chemotherapie, Radiotherapie und eine chirurgisch-operative Behandlung, mit einer relativ hohen Rezidivrate und schwerwiegenden Nebenwirkungen. Ziel dieses Forscherverbundes ist es, zur Entwicklung neuer, auf die Patientin abgestimmer Therapien für tripel-negative Brusttumoren beizutragen. Dazu werden wir neuartige quantitative Einzelzellmethoden zur Charakterisierung von Tumoren mit auf künstlicher Intelligenz basierender Datenanalyse sowie mathematischer Modellierung kombinieren, um Tumorgewebe von Patientinnen sowie zelluläre Krankheitsmodelle zu untersuchen.

In Ergänzung zum bestehenden Wissen über die genetische Heterogenität tripel-negativer Brusttumoren werden wir untersuchen, wie sich diese Tumoren in ihrem Transkriptom und Proteom, aber auch in der Zusammensetzung des Tumorstromas und des Immunzellinfiltrats unterscheiden. Um komplexe Reaktionsmuster der Tumorzellen auf Medikamente zu detektieren, werden wir neuartige, auf maschinellem Lernen basierende Datenanalyseansätze verwenden. Dabei werden wir Messungen der Proteinzusammensetzung, der RNA-Expression, Informationen über die Gewebstopologie sowie Langzeitmikroskopieexperimente auf Einzelzellebene verwenden und versuchen, Korrelationen mit dem klinischen Verlauf der Patientinnen zu finden, welche als Basis für die Etablierung von Biomarkern dienen können. Parallel dazu werden wir auch versuchen, die sich hinter unseren Beobachtungen Biologie der Tumoren mechanistisch besser zu verstehen.

Unser Ziel ist es, mit diesem umfassenden, interdisziplinären Ansatz komplexe, klinisch relevante Biomarker zu identifizieren, welche auf einer Kombination aus morphologischen Eigenschaften mit der RNA- und Proteinzusammensetzung der Tumorzellen sowie deren Dynamik im Laufe der Behandlung basieren. Mit Hilfe dieser Biomarker möchten wir eine gezieltere und effektivere Therapie ermöglichen. Wir möchten mit dieser Strategie auch zu einem besseren Verständnis der Biologie von tripel-negativen Brusttumoren und ihrer Heterogenität beitragen, um dadurch die Grundlage für neue Therapien zu schaffen.