Multiscale HCC

Diagnose und Therapie des hepatozellulären Karzinoms (HCC) unter Einbeziehung von Omics-Methoden (Metabolomics, Proteomics, etc.), der multiparametrischen Bildgebung und Methoden der Systemmodellierung

Das interdisziplinäre Konsortium, bestehend aus Partnern der Universitäten Tübingen und Stuttgart sowie der Fa. Chimaera, wird Modelle entwickeln, die es erlauben, prädiktiv die Entwicklung von fortgeschrittenen hepatozellulären Karzinomen (HCC, primärer Lebertumor) unter Antiangiogenese-Therapie, nämlich Sorafenib und transarterieller Chemo-Embolisation (TACE), vorherzusagen. Mit der Antiangiogenesetherapie wird die Strategie verfolgt, Blutgefäße die den Tumor versorgen zu zerstören, bzw. deren Wachstum zu verhindern.

Informationsfluss und Datenaustausch zwischen den wissenschaftlichen Arbeitspaketen

Sorafenib ist das einzige zugelassene Medikament, das zu diesem Zweck systemisch eingesetzt werden kann. Im Rahmen dieses Projekts sollen Methoden erarbeitet werden, die eine optimierte Therapie und verbesserte Vorhersage des Therapieerfolgs erlauben. Hierfür werden multifunktionelle Daten und ein Simulationsprogramm benutzt, um Aktionsmechanismen von Antiangiogenese-Therapeutika und TACE am vaskulären System und an Tumorzellen zu bestimmen. Modellbasierte Vorhersagen werden mit klinischen und präklinischen Daten korreliert und erlauben somit eine kontinuierliche Verbesserung und Validierung der bestehenden mathematischen Modelle. Diese werden für eine optimierte Kombinationstherapie am Patienten benutzt.

Koordination des Konsortiums von Datenverwaltung bis zur Multiskalenanalyse

Existierende präklinische Daten von genetisch modifizierten Mausmodellen  werden ergänzt durch multiparametrische Bildgebung, Metabolomics, Proteomics, Transkriptomics, pathologischen Befunden sowie einer prospektiven klinischen Studie mit HCC-Patienten. Die hier durchgeführte Bildgebung aus Volumenperfusions-CT und kombiniertem PET/MRT werden es erlauben, komplementäre funktionelle und molekulare Parameter für den Krankheitsverlauf des HCC und therapeutische Effekte unter der Antiangiogenese-Therapie zu erhalten. Weiterführende Netzwerk-Modelle, in denen die unterschiedlichen Parameter aus der Bildgebung und den Omics-Daten einfließen, werden verwendet, um eine Multiskalen-Beschreibung des HCC zu erarbeiten. Diese Modelle werden mithilfe der Bildgebungs- und Omics-Daten stetig weiter entwickelt, kalibriert und validiert, um einem erweiterten Ansatz im Rahmen der systembiologischen Modelle gerecht zu werden. Dieser sehr interdisziplinäre Ansatz, bei dem unterschiedliche molekulare und funktionelle Parameter komplementär verwendet werden, wird ein wichtiger Schritt in der Systembiologie sein, bei dem erstmalig die Bildgebung eine tragende Rolle spielen wird.

 

Teilprojekte in Multiscale HCC:

 

TP 1   Bildgeleitete multiskalen Modellierung von vaskulärem Tumorwachstum als Werkzeug basierend auf der Systembiologie, um die Therapiewirkung in hepatozellulären Karzinomen vorauszusagen 

TP 2   In vivo Bildgebung und molekulares Profiling der Antwort auf die Behandlung bei antiangiogenetischen Therapien von Leberkrebs bei der Maus mit definiertem genetischen Ursprung

TP 3   Datenmanagement und multiskale Computermodellierung

TP 4   Bildanalyse und Auswertung für die Entwicklung von prädiktiven und prognostischen Modellen

TP 5   Klinische Beobachtungsstudie von Patienten mit Leberzellkarzinom, um das 3D-multiskalen HCC-Modell in Patienten zu validieren

TP 6   Management des Konsortiums