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Prognostischer Wert der entzündlichen Reaktion auf erblichen Brustkrebs mit Fokus auf lymphozytäre Lobulitis

In vielen Fällen von erblich bedingtem Brustkrebs werden starke Entzündungsreaktionen beobachtet, sowohl in der direkten Tumorumgebung als auch in den normalen Anteilen der Brustdrüse in einiger Entfernung von den Krebszellen. Diese Entzündung der normalen Drüsenläppchen (lymphozytäre Lobulitis),  wird in manchen Fällen sogar vor der Krebsentstehung beobachtet, in prophylaktisch entferntem Brustdrüsengewebe von Frauen, die sich wegen eines hohen familiären Risikos zu einem solchen Schritt entschließen.

Lymphozytäre Lobulitis in einem Fall von erblichem Brustkrebs. Die massiven lymphozytären Infiltrate haben die Struktur des Drüsenläppchens zerstört und die einzelnen tubulären Drüsenanteile des Lobulus (L) auseinandergedrängt. The Pfeil zeigt eine isolierte tubuläre Struktur in der Peripherie des entzündlichen Infiltrates. Angrenzend der Anschnitt eines Milchgangs (D). Die immunhistochemische Färbung (CD8) markiert eine bestimmte Gruppe von Lymphozyten mit der Fähigkeit, andere Zellen in direktem Kontakt zu zestören ("sog, zytotoxische T-Lymphozyten).

In diesem Projekt soll die prognostische Aussagekraft entzündlicher Reaktionen auf Tumorzellen bei erblichem Brustkrebs erforscht und möglichst auch diagnostisch nutzbar gemacht werden. Hierzu wird der Ansatz sogenannter wissensbasierter Bildanalyse verwendet, eine in den Geowissenschaften unter anderem in der satellitenbasierten Fernerkundung verwendete Methode, für die Auswertung digitalisierter mikroskopischer Bilder adaptiert. Die komplexe Mustererkennung in digitalen histologischen Bildern wird verbunden mit der Auswertung klinischer, serologischer und genomischer Daten. Grundlage der Erfassung komplexer Beziehungen von Immuneffektorzellen im räumlichen Kontext von Brustkrebs ist die Analyse komplett digitalisierter histologischer Schnitte (sog. Whole Slide Images, WSI), eine Technologie die uns aufgrund großer Datenvolumina vor neue Aufgaben in der Organisation, der Auswertung und der Computerkapazität bei der Bildprozessierung stellt. In zwei retrospektiven und einer prospektiven Kohorte von Patientinnen mit verschiedenen Formen des erblich bedingten Brustkrebs wird der Workflow auf die spezifischen Anforderungen in der klinischen Anwendung zugeschnitten, mit Schwerpunkt auf die tumor-assoziierte lymphozytäre Lobulitis. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die zeitlichen und räumlichen Aspekte gelegt, denn Entzündungsreaktionen sind dreidimensionale dynamische Vorgänge, von denen ein mikroskopisches Bild immer nur eine zweidimensionale Momentaufnahme darstellen kann. Hier ist eine sehr enge Kooperation mit dem Teilprojekt 3 erforderlich, in dem ein räumliches und zeitlich veränderliches mathematisches Modell der relevanten zugrundeliegenden Vorgänge etabliert wird. Von der komplexen Analyse, die räumliche und zeitliche Aspekte mit konventionellen biomedizinischen Daten verbinden wird, erwarten wir Aussagen zur prognostischen Wertigkeit von Immuninfiltraten,  ein  besseres Verständnis der pathogenetischen Rolle der lymphozytären Lobulitis, und neue Impulse für immunmodulatorische Therapie. 

Überblick zum methodischer Ansatz der wissensbasierten Bildanalyse, der auf systematischer Bildannotation, der Formalisierung von immunologischem Expertenwissen, dem sukzessiven Training von auf maschinellem Lernen basierenden Bildverarbeitungalgorithmen und iterativer Verbesserung der Modelle beruht. Die Ergebnisse der Bildanalyse gehen als "räumliche Dimension" in den systemmedizinischen Ansatz der Datenreduktion und Integration mit multimodalen biomedizinischen Daten ein.