Mit KI der Arthritis auf der Spur

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Das Ludwig Boltzmann Institut für Arthritis und Rehabilitation erforscht neue Zugänge für die Behandlung rheumatischer Erkrankungen – mit vielversprechenden Ergebnissen. 

Ein Forschungsteam des Ludwig Boltzmann Instituts für Arthritis und Rehabilitation unter der Leitung von Michael Bonelli erforscht derzeit an der Medizinische Universität Wien, welche Rolle das Immunsystem bei rheumatoider Arthritis spielt und wie sich daraus neue Therapieansätze ableiten lassen – mithilfe von künstlicher Intelligenz. Bonelli und sein Team untersuchen konkret, wie die T-Zellen des Immunsystems und spezielle Zellen namens Fibroblasten in Gelenksmembranen miteinander interagieren und wann es zur Entstehung von chronischen Entzündungen durch Autoimmunreaktionen kommt. „Dabei nutzen wir künstliche Intelligenz, um die Interaktionen der Zellen in den Kulturen und deren Auswirkungen auf Entzündungen besser zu verstehen“, erklärte Bonelli. Auch die Wirkung von Medikamenten wird so analysiert. 

Mit ihrer Partnerorganisation, dem CeMM Forschungsinstitut, entwickelten die Forscher:innen einen Algorithmus zur automatisierten Bildanalysen mit besonders hohem Durchsatz. Dazu züchten sie in Petrischalen die Zellen, die zuvor den Gelenken von Patient:innen mit rheumatoider Arthritis entnommenen wurden. Die Wissenschafter:innen können verschiedene Experimente mit diesen Zellkulturen durchführen und machen dabei eine Unzahl von Mikroskop-Aufnahmen der Zellen. Das KI-System wurde darauf trainiert, die verschiedenen Zelltypen in Gelenken – wie die T-Zellen und Fibroblasten – und deren Interaktionen zu erkennen. „Mit der automatisierten Auswertung dieser enormen Menge an Bildern können wir bessere statistische Auswertungen über die Vorgänge in den Zellkulturen machen“, sagte Bonelli. 

Durch diese Methode können die Forscher:innen auch Arzneimittel an den Zellkulturen ausprobieren und deren Effekte besser auswerten. Das langfristige Ziel ist es, mittels dieser Technologie als Teil einer personalisierten medizinischen Behandlung herauszufinden, auf welche Medikamente einzelne Patient:innen am besten ansprechen. Auch die Früherkennung von Arthrose soll durch die Analyse von einer großen Menge an Datensätzen erforscht und verbessert werden. „Die evidenzbasierte Medizin und die Auswertung medizinischer Daten werden immer wichtiger. Wir möchten vernetzte Datensätze zwischen den verschiedenen Forschungseinrichtungen in Österreich und auch international kreieren, um ein möglichst umfassendes Bild dieser Krankheiten zu bekommen“, unterstrich Tanja Stamm, Leiterin des Ludwig Boltzmann Institut und Wissenschaftlerin an der Medizinischen Universität Wien, die Bedeutung der Forschung. (kagr)