Mit Phinomics zieht ein ungew\u00f6hnliches Biotechnologieunternehmen aus dem Silicon Valley in das Bayer Co.Lab Berlin ein. Anders als viele KI-Start-ups setzt das Stanford-Spin-out nicht prim\u00e4r auf bessere Algorithmen, sondern auf eine bislang weitgehend \u00fcbersehene biologische Informationsquelle: die extrachromosomale zirkul\u00e4re DNA (eccDNA). Das Unternehmen ist \u00fcberzeugt, dass sich darin entscheidende Hinweise auf die Entstehung von Krebs und vor allem auf die Entwicklung von Therapieresistenzen verbergen.<\/p>\n
Warum die extrachromosomale DNA so interessant ist<\/p>\n
Das klassische Bild der Krebsgenetik geht davon aus, dass die relevanten genetischen Ver\u00e4nderungen auf den Chromosomen liegen. Es gab schon l\u00e4nger auch Untersuchungen, ob sich bei Krebszellen die Kopienzahl von Chromosomen ver\u00e4ndert oder einzelne Genabschnitte vervielf\u00e4ltigt werden. In den vergangenen Jahren hat sich gezeigt, dass Tumorzellen h\u00e4ufig zus\u00e4tzliche DNA-Ringe au\u00dferhalb der Chromosomen besitzen. Diese sogenannte extrachromosomale zirkul\u00e4re DNA (eccDNA) oder Circulome (Zirkulome) tr\u00e4gt h\u00e4ufig Onkogene und kann unabh\u00e4ngig vom eigentlichen Genom vervielf\u00e4ltigt werden \u2013 und nach reinem Zufallsprinzip in unterschiedlicher Anzahl an Tochterzellen weitergegeben werden. Die genaue Ursache und der Mechanismus zur Entstehung von eccDNA ist noch unklar. Klar ist jedoch, dass dadurch ein eigener Vererbungsgang jenseits von Mendel entsteht, der sehr reaktiv auf Umweltsignale ist: etwa einen Wirkstoff gegen ein bestimmtes Tumorzielmolek\u00fcl.<\/p>\n
Wie bei der Resistenzbildung von Bakterien, die DNA-Bruchst\u00fccke auf Plasmiden mit sich f\u00fchren und darauf Genprodukte codiert haben k\u00f6nnen, die Resistenzmechanismen beg\u00fcnstigen, kann eine Tumorzelle mit der starken Ausbildung von eccDNA innerhalb kurzer Zeit gro\u00dfe Mengen wachstumsf\u00f6rdernder Gene produzieren. Es kann aber auch wie im Zeitraffer eine Evolution dieser eccDNA entstehen, mit dem einem Wirkstoff, der das wachstumsf\u00f6rdernde Gen inhibieren soll \u201eausgewichen\u201c werden kann.<\/p>\n
Da diese DNA-Ringe bei der Zellteilung ungleichm\u00e4\u00dfig verteilt werden, entstehen innerhalb eines Tumors st\u00e4ndig neue Zellpopulationen mit unterschiedlichen genetischen Eigenschaften. Genau diese Heterogenit\u00e4t gilt als einer der wichtigsten Gr\u00fcnde daf\u00fcr, dass Tumoren unter einer Therapie resistente Zellklone entwickeln. W\u00e4hrend empfindliche Krebszellen absterben, \u00fcberleben Varianten mit g\u00fcnstigerer Ausstattung an eccDNA und wachsen weiter.<\/p>\n
Mittlerweile wird eccDNA mit mindestens der H\u00e4lfte aller Krebserkrankungen in Verbindung gebracht. Obwohl ihre Bedeutung seit Jahren bekannt ist, blieb sie bislang f\u00fcr viele Sequenzierungsverfahren praktisch unsichtbar. Die Herausforderung lag sowohl in der Isolierung dieser DNA als auch in ihrer bioinformatischen Auswertung.<\/p>\n
Von der Resistenz zur Targetsuche<\/p>\n
Hier setzt Phinomics an. Das Unternehmen hat nach eigenen Angaben Verfahren entwickelt, mit denen sich das Circulome mit einer rund 100-fach h\u00f6heren Sensitivit\u00e4t als mit herk\u00f6mmlichen Methoden erfassen l\u00e4sst. Anschlie\u00dfend werden diese Daten mit genomischen, transkriptomischen, epigenetischen und proteomischen Informationen derselben Patientenprobe kombiniert. Daraus entsteht ein umfassender Multi-Omics-Datensatz, den erkl\u00e4rbare KI-Modelle (Explainable AI) analysieren. Ziel ist es, bisher verborgene Krankheitsmechanismen, neue therapeutische Zielstrukturen und fr\u00fche Resistenzmechanismen zu identifizieren.<\/p>\n
Der Ansatz unterscheidet sich damit von vielen bestehenden KI-Plattformen. W\u00e4hrend diese vor allem auf immer gr\u00f6\u00dfere Datenmengen setzen, argumentiert Phinomics, dass die eigentliche Limitation in der Unvollst\u00e4ndigkeit der biologischen Daten liegt. Wenn eine wesentliche Ebene der Krebsbiologie gar nicht gemessen werde, k\u00f6nnten auch leistungsf\u00e4hige Foundation Models sie nicht ber\u00fccksichtigen.<\/p>\n
Berlin als Br\u00fccke nach Europa<\/p>\n
F\u00fcr die europ\u00e4ische Expansion hat das Unternehmen das Bayer Co.Lab Berlin gew\u00e4hlt. Dort entsteht ein enges Netzwerk mit der Charit\u00e9, dem Berlin Institute of Health (BIH), dem Max-Delbr\u00fcck-Centrum sowie k\u00fcnftig den Riverside Labs und dem Berliner Zentrum f\u00fcr Gen- und Zelltherapien. Von Berlin aus will Phinomics Kooperationen mit Pharmaunternehmen sowie akademischen Einrichtungen aufbauen und seine Plattform insbesondere f\u00fcr die Onkologie einsetzen.<\/p>\n
F\u00fcr Guido Mathews, der als CBO von Phinomics zum Bayer-Campus in Berlin zur\u00fcckkehrt, wo er lange im Bereich K\u00fcnstliche Intelligenz gewirkt hatte, ist der Standort hervorragend aufgestellt: \u201eDie Teilnahme der Charit\u00e9 und des Max-Delbr\u00fcck-Centrums an der internationalen Cancer Grand Challenge zu DNA\u2011Ringen (2022, die Red.) macht Berlin zu einem weltweit sichtbaren Hotspot f\u00fcr eccDNA\u2011Forschung. F\u00fcr uns ist dieses Umfeld ein wichtiger Faktor bei der Standortbewertung, in die wir stets das gesamte biomedizinische \u00d6kosystem einbeziehen\u201c, sagte er gegen\u00fcber der |transkript-Redaktion.<\/p>\n
Bayer Co.Lab mit herausforderndem Auswahlprozess<\/p>\n
F\u00fcr Mathews war der Durchlauf des Auswahlprozesses der Bayer-Experten zur Aufnahme als Start-up in das Co.Lab kein Heimspiel, sondern eine \u201ebesondere Herausforderung\u201c. Extrachromosomale DNA entwickelt sich zunehmend zu einem eigenst\u00e4ndigen Forschungsfeld der Krebsbiologie. Sie k\u00f6nnte erkl\u00e4ren, warum viele Tumoren trotz zun\u00e4chst erfolgreicher Therapie immer wieder Resistenzen entwickeln und sich evolution\u00e4r besonders schnell anpassen.<\/p>\n
Sollte sich der Ansatz von Phinomics klinisch bew\u00e4hren, k\u00f6nnte eccDNA k\u00fcnftig bereits in der fr\u00fchen Wirkstoffentwicklung ber\u00fccksichtigt werden \u2013 mit dem Ziel, Resistenzmechanismen nicht erst nach ihrem Auftreten zu analysieren, sondern sie bereits bei der Auswahl neuer Targets und Wirkstoffe vorherzusehen. Genau darin liegt der wissenschaftliche Anspruch des Unternehmens: eine bislang verborgene Ebene der Tumorbiologie sichtbar zu machen und damit die Pr\u00e4zisionsonkologie um eine entscheidende Dimension zu erweitern.<\/p>\n
F\u00fcr Mathews ist dabei auch wichtig zu erkennen, dass die KI immer nur so gut eingesetzt werden k\u00f6nne, wie man ihr Daten zur Verf\u00fcgung stellen kann. \u201eDie Leistungsf\u00e4higkeit von KI in der Wirkstoffforschung wird k\u00fcnftig weniger durch gr\u00f6\u00dfere Modelle sondern durch vollst\u00e4ndigere biologische Daten bestimmt\u201c, kommentierte er gegen\u00fcber |transkript. \u201eMit unserer Plattform erfassen wir \u00fcber die extrachromosomale zirkul\u00e4re DNA (eccDNA) eine bislang kaum zug\u00e4ngliche Ebene der Krebsbiologie, die zunehmend mit Tumorentwicklung und Therapieresistenz in Verbindung gebracht wird und integrieren sie mit weiteren Omics-Daten in einem gemeinsamen KI-Modell und Knowledgraphen. Ziel ist es, Krankheitsmechanismen und therapeutische Angriffspunkte sichtbar zu machen, die bisherigen Ans\u00e4tzen verborgen bleiben. Durch unsere propriet\u00e4ren Knowledge Graphen bieten wir KI-Modellen auf der Basis von viel tiefer gehender und kompletterer, kausaler Biologie eine neue Trainingsgrundlage, die deren Performance signifikant verbessern wird\u201c, glaubt Mathews.<\/p>\n
Hinweise auf wissenschaftliche Quellen:<\/p>\n
u.a.: David Nathanson Science 2014\u00a0https:\/\/www.science.org\/doi\/10.1126\/science.1241328<\/a>;\u00a0Bailey C, Shoura MJ, Mischel PS, Swanton C. Extrachromosomal DNA: relieving heredity constraints, accelerating tumour evolution. Annals of Oncology. 2020;31(7):884-893. DOI:\u00a0https:\/\/doi.org\/10.1016\/j.annonc.2020.03.303<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Mit Phinomics zieht ein ungew\u00f6hnliches Biotechnologieunternehmen aus dem Silicon Valley in das Bayer Co.Lab Berlin ein. Anders als…\n","protected":false},"author":2,"featured_media":1182310,"comment_status":"","ping_status":"","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":"","_share_on_mastodon":"0"},"categories":[1825],"tags":[247182,227424,296,7408,29,30,247183,247184,247185,247186,247187],"class_list":["post-1182309","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","category-berlin","tag-anton-henssen","tag-bayer-co-lab","tag-berlin","tag-charite","tag-deutschland","tag-germany","tag-ki-plattform","tag-omics","tag-ruth-shah","tag-zirkulaere-dna","tag-zirkulom"],"share_on_mastodon":{"url":"https:\/\/pubeurope.com\/@de\/116957695676847278","error":""},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1182309","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1182309"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1182309\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1182310"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1182309"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1182309"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.europesays.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1182309"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}