Engineering von Zellidentitäten und Krankheitsmodellen

  • Zell- und Tumorbiologie
  • Nachwuchsgruppe
Ein lächelnder Mann mit kurzem, blondem Haar trägt ein dunkles Poloshirt. Der Hintergrund ist hell und nicht störend. Das Bild vermittelt Freundlichkeit und Offenheit.

Dr. Moritz Mall

Eines der aufregendsten Konzepte in der Biologie ist die Plastizität des Zellschicksals, die es ermöglicht, die Zellidentität zu wechseln. Diese Plastizität ist für die normale Entwicklung essentiell, allerdings gehen auch schwere Erkrankungen mit unerwünschten Veränderungen der Zellidentität einher.

Die Abbildung zeigt ein mikroskopisches Bild von Nervenzellen, die in leuchtendem Grün dargestellt sind, mit blauen Zellkernen. Diese Darstellung verdeutlicht die komplexen Netzwerke von Neuronen, die in der biomedizinischen Forschung untersucht werden, insbesondere im Kontext von Omics-Analysen.

Bild: Mikroskopaufnahme von aus Bindegewebszellen reprogrammierten Neuronen., © dkfz.de

Unsere Forschung

Dedifferenzierung und die Annahme von Stammzell-ähnlichen Eigenschaften sind zum Beispiel Kennzeichen von Krebs und anomale Genexpression ist mit psychiatrischen Erkrankungen verbunden. Die Erforschung der Mechanismen, die die Zellidentität schützen, bietet daher neue Möglichkeiten, diese Krankheiten zu verstehen und zu behandeln. 

Eine Laborantin in einem weißen Laborkittel hält ein Glasfläschchen mit einer Lösung in der Hand. Im Hintergrund sind verschiedene Schlauchverbindungen und ein Gerät zu sehen, das möglicherweise für molekulare Bildgebung oder Onkologie verwendet wird.
Beschreibung (Bildunterschrift)

Engineering von Zellidentitäten erlaubt Forschern, gezielt die Identität von Zellen zu verändern. Es ermöglicht beispielsweise, Blut oder Hautzellen von einem autistischen Patienten in funktionelle Neuronen umzuprogrammieren, um die Nervenkrankheit in der Kulturschale zu untersuchen. Diese revolutionäre Technologie ermöglicht die Analyse der Zellidentität und von Erkrankungen in Zellen, die normalerweise nicht verfügbar sind, beispielsweise Gehirnzellen von Patienten. Unsere Arbeit hat gezeigt, dass die aktive Unterdrückung unerwünschter genetischer Programme wichtig ist, um die Identität von Neuronen zu sichern. Da die beteiligten Faktoren auch mit psychischen Störungen und Krebserkrankungen des Gehirns in Verbindung stehen, untersuchen wir, ob der Verlust der neuronalen Identität zu diesen Krankheiten führen kann.

Projekte

Universitäre KI-Forschung zur Entwicklung einer Software als Medizinprodukt für die klinische Patientenversorgung am Beispiel eines Assistenzsystems für die Hautkrebsdiagnostik 

Weltweit wurden im Jahr 2020 rund 325.000 Fälle des Melanoms diagnostiziert, ca. 60.000 Menschen sind letztlich daran gestorben. Während einige Melanome bereits im Frühstadium ein aggressives Verhalten zeigen, steigt die Wahrscheinlichkeit einer Metastasierung mit zunehmender Tumordicke an. Folglich ist eine schnelle und präzise Identifizierung des Melanoms von immenser Bedeutung. 

Die Frühdiagnose ist jedoch selbst für erfahrene DermatologInnen nicht einfach, da sich Melanome und atypische Nävi häufig morphologisch überschneiden. Die diagnostische Herausforderung, Melanome frühzeitig zu erkennen und dabei gleichzeitig die Überdiagnose (Falsch-Positiv-Rate) zu minimieren, erfordert daher die Entwicklung fortschrittlicher Diagnosesysteme. In diesem Kontext zeigten insbesondere sogenannte Deep Neural Networks bei der Klassifizierung verdächtiger dermatoskopischer Bildaufnahmen vergleichbare oder sogar bessere Ergebnisse als erfahrene DermatologInnen. 

Was bislang jedoch fehlt, ist die Translation dieser vielversprechenden Forschungsergebnisse in die klinische Routine, um einen realen Nutzen für PatientInnen, ÄrztInnen und das Gesundheitssystem zu schaffen. Vor diesem Hintergrund wird im Rahmen des sKIn-Projekts modellhaft ein auf künstlicher Intelligenz (KI) basierendes Assistenzsystem für die Melanomdiagnostik weiterentwickelt une unter Berücksichtigung der europäischen Medizinprodukteverordnung (MDR) aus der universitären Forschung zur Marktfähigkeit gebracht. Diese erklärbare KI wird weiterhin gemeinsam mit einem renommierten Dermatoskophersteller in digitale Dermatoskope integriert, um so flächendeckend eine Integration in die Hautkrebsscreening-Untersuchungen zu ermöglichen. Auf diese Weise wird eine Verbesserung der Melanomdiagnostik und somit realer Mehrwert für PatientInnen, ÄrztInnen sowie das Gesundheitssystem geschaffen. 

Gleichzeitig dient das sKIn-Projekt als Blaupause für andere Forschungseinrichtungen und soll perspektivisch die Translation KI-basierter Software erleichtern. Hierfür werden konkrete Handlungsempfehlungen erarbeitet und Anregungen für die weitere Ausgestaltung regulatorischer und gesundheitspolitischer Rahmenbedingungen aufbereitet.

Team

Ein 20-köpfiges Team aus den Bereichen Medizin, Molekularbiologie und Informatik / Data Science konzentriert sich auf die Identifikation relevanter Muster in Patientendaten sowie eine erhöhte Erklärbarkeit und Sicherheit von Entscheidungen der künstlichen Intelligenz.

  • Ein lächelnder Mann mit kurzem, blondem Haar trägt ein dunkles Poloshirt. Der Hintergrund ist hell und nicht störend. Das Bild vermittelt Freundlichkeit und Offenheit.

    Dr. Moritz Mall

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  • Mitarbeiterbild

    Annasara Artioli

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    Diana Avetyan

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    Hanna Dorothea Belschner

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    Matteo Gasparotto

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    Francesco Giannone

  • Porträt einer lächelnden Frau mit langen, braunen Haaren, die in einem Zopf geflochten sind. Sie trägt ein hellblaues Oberteil und hat einen freundlichen Ausdruck. Der Hintergrund ist neutral und indirekt fokussiert.

    Sarah Grieder-Mall

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    Catello Guida

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    Sebastian Heine

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    Anne Hoffrichter

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    Dr. Sandra Horschitz

  • Ein Porträt einer Person mit langen, braunen Haaren und Brille. Die Person lächelt freundlich in die Kamera. Der Hintergrund ist einheitlich und hell, wodurch der Fokus auf dem Gesicht liegt.

    Sandra Keßler

  • Das Bild zeigt ein Porträt eines jungen Mannes mit kurzen, dunklen Haaren und einem dezenten Ohrstecker. Er hat einen neutralen Gesichtsausdruck und steht vor einem hellen, einfarbigen Hintergrund.

    Tim Kindinger

  • Mitarbeiterbild

    Louis Masclef

  • Mitarbeiterbild

    Raquel Perez Fernandez

  • Mitarbeiterbild

    Sreedevi Raghu

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    Laura Rueda Gensini

  • Mitarbeiterbild

    Nathan Trausch

  • Mitarbeiterbild

    Jule Truberg

  • Mitarbeiterbild

    Ana Zovko

Gesamtes Team

Zukünftige Entwicklungen

Zwei Wissenschaftlerinnen in weißen Laborkitteln stehen in einem modernen Labor. Die eine präsentiert eine durchsichtige Versuchsanordnung, während die andere auf einen Computerbildschirm schaut. Beide tragen Handschuhe und wirken konzentriert auf ihre Tätigkeit.
Beschreibung (Bildunterschrift)

Ausgewählte Publikationen

2022 - Neuro-Oncology

MEOX2 homeobox gene promotes growth of malignant gliomas

2020 - Nature Cell Biology

Pro-neuronal activity of Myod1 due to promiscuous binding to neuronal genes

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Ein lächelnder Mann mit kurzem, blondem Haar trägt ein dunkles Poloshirt. Der Hintergrund ist hell und nicht störend. Das Bild vermittelt Freundlichkeit und Offenheit.

Dr. Moritz Mall

Leitung
Porträt einer lächelnden Frau mit mittellangen, hellbraunen Haaren, die in einem runden Rahmen dargestellt ist. Sie trägt ein schwarzes Oberteil und hat Ohrringe an. Der Hintergrund ist hell und neutral, was die Aufmerksamkeit auf ihr Gesicht lenkt.

Diana Schalk

Sekretariat
Formular

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