Moderne Krebsdiagnostik setzt zunehmend auf molekulare und epigenetische Analysen. Forschende der Charité – Universitätsmedizin Berlin und ihrer Kooperationspartner haben nun ein auf maschinellem Lernen basierendes KI-Modell namens „CrossNN“ entwickelt. Die KI kann Tumore anhand ihrer molekularer Fingerabdrücke zügig identifizieren und klassifizieren – selbst wenn nur bruchstückhafte Daten vorliegen.

Fallbeispiel Hirntumor

Ein Patient sieht Doppelbilder und stellt sich beim Arzt vor. Das MRT-Bild zeigt einen Hirntumor, der sehr ungünstig liegt. Eine Gewebeentahme im Hirn ist mit Risiken für den Patienten verbunden. In diesem Fall genüge aber nach Angaben der Charité bereits eine Probe des Nervenwassers, eine minimalinvasive Liquid-Biopsy, um alle nötigen epigenetischen Daten zu gewinnen. So kann ohne eine gefährliche Operation eine Diagnose gestellt werden – und dabei hilft das KI-Modell.

Die Künstliche Intelligenz vergleicht den molekularen Fingerabdruck mit über 8000 Referenztumoren und kann damit die Tumorart innerhalb von Sekunden identifizieren. Mehr als 170 Krebsarten aus allen Organen könne das Modell auf diese Weise unterscheiden, wie das Institut für Neuropathologie mitteilte.

Genauigkeit von 99 Prozent bei Hirntumoren

Tests zeigten, das Modell ist sehr treffsicher: Hirntumore habe es in 99,1 Prozent der Fälle richtig diagnositiziert, erklärt Philipp Euskirchen, Leiter der Studie. Insgesamt hat das KI-Modell eine Treffsicherheit von 97,8 Prozent erreicht. „Damit lässt es sich über die relativ seltenen Hirntumoren hinaus für Krebserkrankungen aller Organe anwenden“, so Euskirchen. 

Die Forschenden waren überrascht: Obwohl die Architektur des KI-Modells einfacher sei als bisherige Ansätze in der Tumorerkennung, liefere die KI präzisere Vorhersagen und damit eine höhere diagnostische Sicherheit, ergänzt Bioinformatiker Dr. Sören Lukassen.

Die Forschenden planen zusammen mit dem Deutschen Konsortium für Translationale Krebsforschung (DKTK) klinische Studien mit acht Standorten. Auch ein Einsatz während Operationen sei geplant. Das DKTK ist eine Inititative der Bundesregierung zur Förderung der Krebsforschung.