TP5 - SyMBoD
Integrative Systemmedizin-Plattform
Systemmedizinische Plattformen erfordern die Integration klinischer und forschungsbezogener Daten, mathematischer und rechnergestützter Modelle sowie benutzerfreundlicher Werkzeuge zur effizienten, personalisierten Diagnose und Identifizierung von Therapiemöglichkeiten („Theranostik“). Für SyMBoD entwickeln wir eine digitale Theranostik-Plattform, um eine personalisierte regenerative Therapie für Patienten mit kritischen Knochendefekten zu ermöglichen. Um unsere Forschungsdaten auffindbar, zugänglich, interoperabel und wiederverwendbar (FAIR) zu machen, haben wir einen Rahmen für die semantische Integration klinischer und multi-OMICs Daten aus den anderen Teilprojekten und externen Wissensressourcen geschaffen. Innerhalb diese Rahmens haben wir Metadaten über mehrere Datenquellen hinweg harmonisiert und Annotations- und Integrationswerkzeuge für Experimentatoren entwickelt. Ein entsprechender Plattform-Prototyp für den Forscherverbund wurde in der ersten Förderperiode auf de.NBI Ressourcen bereitgestellt.
Darüber hinaus integrieren wir derzeit explorative und prädiktive Bioinformatik- und maschinelle Lernanalysen in diese Plattform. Hierbei bauen wir auf bestehende und neu entwickelte bioinformatischen Methoden zur netzwerkbasierten Identifizierung systembiologischer Biomarker und zur De novo-Gruppierung von Patienten in mechanistische Endophänotypen auf. Auf diese Weise erhaltene phänotypische Parameter können direkt in die in SP4 entwickelten CAD/CAE-Simulationen und -Modelle eingespeist werden, welche in ihrer eigenständigen Form bereits als interaktive Workflows in die Plattform integriert wurden.
Umfangreiche interaktive Visualisierungen für die Hypothesengenerierung auf der Grundlage integrativer Datenanalysen und für die Empfehlung von Therapieoptionen unter Verwendung individuell optimierter 3D-Gerüstmodelle werden es Plattformbenutzern ermöglichen, durchgängig individualisierte Optimierungen der knochenregenerativen Therapie durchzuführen. Letztendlich werden wir die Forschungsplattform zu einem patientenzentrierten System für die personalisierte Knochenregenerationstherapie weiterentwickeln, welches spezifisch auf die Bedürfnisse und Praktiken der Ärzte abgestimmt ist. Ermöglicht wird dieses Teilprojekt durch die Zusammenarbeit der AG Baumbach an der UHH und der Genevention GmbH, die über langjährige Erfahrung in der Softwareentwicklung sowie ein umfangreiches, innovatives wissenschaftliches Fachwissen verfügen.
Klinische und experimentelle OMICS-Daten werden in der SyMBoD Theranostik-Plattform miteinander verknüpft und sind nachhaltig mitsamt ihrer reichhaltigen Annotation und Bezug auf externe Wissensquellen abrufbar.
Die SyMBoD Theranostik-Plattform erlaubt die Simulation von Zelldifferenzierung und -proliferation während der Knochenregeneration um ein 3D-gedrucktes Gerüst aus resorbierbarem Kunststoff über benutzerfreundliche Schnittstellen.