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Projekt
Neuartige Künstliche Intelligenz-basierte Biomarker zur Beurteilung der Auswirkungen retinaler Gentherapie durch Integration von funktioneller Neurobildgebung und Netzhautbildgebung
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Nikolaos Koutsouleris; Dr. Tingying Peng, Ph.D.; Dr. Benedikt Schworm
Fachliche Zuordnung
Augenheilkunde
Förderung
Förderung seit 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 513025799
Die Entwicklung von Gentherapien ist für viele Menschen mit seltenen erblichen Erkrankungen der Netzhaut mehr als nur ein Hoffnungsschimmer. Leider scheiterten in letzter Zeit klinische Phase-III Studien, da die Endpunkte der Erfolgsmessung bezüglich der Sehkraft nicht erreicht wurden. Dies liegt zum einen an den geringen verfügbaren Fallzahlen, aber vor allem daran, dass sich jede erbliche Netzhauterkrankung anders auf das Sehen auswirkt und übliche klinische Endpunkte wie beispielsweise die Sehschärfe viel zu eindimensional sind, um die Auswirkungen der Therapie auf die Sehkraft zu beurteilen. Das Sehen ist jedoch nicht nur eine Leistung der Netzhaut; Der Seheindruck entsteht vielmehr als eine Folge der Informationsverarbeitung primärer und höherer kortikaler Areale im Gehirn. Dies findet bisher wenig Beachtung in ophthalmologischen Studien. Wir haben uns daher zum Ziel gesetzt, die fachliche Expertise dreier Projektleiter/-innen aus Ophthalmologie, Neurowissenschaften und Künstlicher Intelligenz (KI) zu bündeln, um neuartige Biomarker für die visuelle Leistungsfähigkeit zu entwickeln. Hierbei wird die ophthalmologische Untersuchung mit allen nach dem aktuellen Stand der Praxis wichtigen Modalitäten mit einer neurowissenschaftlichen Bildgebung inklusive visuell-induzierter funktioneller und Aufgaben-abhängiger Aktivitätsbeurteilung der betroffenen Hirnareale vereint. Mit Bildanalysemethoden, die auf KI basieren, werden die für das Sehen relevanten Eigenschaften aus Untersuchungen der Netzhaut extrahiert und mit den Signaturen und Trajektorien kortikaler Repräsentanz des Sehens zu vielschichtigen Modellen der visuellen Leistungsfähigkeit fusioniert. Diese Modelle werden anhand der Daten einer Querschnittsstudie mit einmaliger Untersuchung einer bewusst bezüglich der Erkrankungen und visuellen Defizite heterogenen Gruppe von Patientinnen und Patienten generiert. Durch Daten einer gleichzeitig verfolgten longitudinalen Gruppe mit wiederholten Untersuchungen können diese Modelle dann geschärft und intern kreuzvalidiert werden. In die longitudinale Gruppe werden zudem Patienten der bisher einzigen zugelassenen Gentherapie (Voretigene Neparvovec-rzyl) eingeschlossen, um auch die Erfassung von Verbesserungen der visuellen Leistungsfähigkeit durch die Modelle prospektiv beurteilen zu können. Am Ende der Förderperiode werden integrative Biomarker der Sehkraft und damit eine neuartige Möglichkeit der Beurteilung von Therapieerfolgen retinaler Gentherapie zur Verfügung stehen. Als Ausblick werden diese Methoden in einer möglichen zweiten Förderperiode zu Prädiktionswerkzeugen des individuellen Therapieerfolgs bezüglich visueller Leistungsfähigkeit weiterentwickelt werden.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
