Köln (Labnews Media LLC) – Forschende der Uniklinik Köln haben ein neuartiges KI-System entwickelt, das die digitale Transformation der Pathologie vorantreibt. Das agentenbasierte Framework SPARK (System of Pathology Agents for Research and Knowledge) ermöglicht es, aus routinemäßigen histologischen Schnitten bislang verborgene biologische Informationen zu extrahieren und damit präzisere Einblicke in Tumorerkrankungen zu gewinnen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen KI-Ansätzen, die vor allem auf Segmentierung oder Zellanalyse beschränkt sind, agiert SPARK als „digitales Gehirn“. Es verknüpft mehrere spezialisierte Algorithmen zu einem autonomen System, das eigenständig Hypothesen generiert, verfeinert und in konkrete Analysen umsetzt. Die Interaktion erfolgt über natürliche Sprache, sodass auch Kliniker ohne Programmierkenntnisse komplexe Auswertungen durchführen können.
In umfangreichen Validierungsstudien mit über 5.400 Patientinnen und Patienten aus 18 unabhängigen Kohorten und fünf Tumorentitäten erwies sich SPARK als hochpräzise. Das System identifizierte klinisch relevante Gewebemarker, die eng mit Krankheitsverlauf, etablierten pathologischen Parametern und dem Ansprechen auf Therapien korrelieren. Darüber hinaus erlaubt es, aus statischen Schnitten Rückschlüsse auf die zeitliche Entwicklung von Tumoren zu ziehen.
„SPARK trägt dazu bei, Diagnosen zu präzisieren, Patientinnen und Patienten besser zu stratifizieren und Therapieentscheidungen gezielter zu treffen“, erklärte Privatdozent Dr. Yuri Tolkach, Oberarzt am Institut für Pathologie der Uniklinik Köln. „Insbesondere in der personalisierten Onkologie eröffnet sich die Möglichkeit, Therapien stärker an die individuellen biologischen Eigenschaften eines Tumors anzupassen.“
Ein weiterer Vorteil liegt in der hohen Zugänglichkeit: Über eine intuitive Benutzeroberfläche können klinisch tätige Ärztinnen und Ärzte sowie Forschende ohne Programmierkenntnisse eigene Analysen entwickeln. Die Forscher betonen, dass SPARK die Pathologie von einer primär deskriptiven hin zu einer datengetriebenen, prädiktiven Wissenschaft weiterentwickelt.
Die Studie mit dem Titel „An agentic framework for autonomous scientific discovery in cancer pathology“ ist im Fachmagazin Nature Medicine erschienen. Alle entwickelten Methoden, Parameter und Ergebnisse wurden offen zugänglich gemacht, um die Weiterentwicklung durch die wissenschaftliche Gemeinschaft zu fördern. Die Arbeit wurde unter anderem durch das ehemalige Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMFTR) sowie das Interreg-Projekt DigiPathConnect der Europäischen Union gefördert.
Prof. Dr. Reinhard Büttner, Direktor des Instituts für Allgemeine Pathologie und Pathologische Anatomie, hob die Bedeutung des Projekts hervor: „Mit SPARK verfolgen wir das Ziel, die Pathologie zu einer datengetriebenen, prädiktiven Wissenschaft weiterzuentwickeln und damit einen entscheidenden Beitrag zur Präzisionsmedizin in der Onkologie zu leisten.“
Die Ergebnisse könnten langfristig zu einer deutlich verbesserten Diagnostik und individualisierten Therapie von Krebserkrankungen führen. Prospektive klinische Validierungsstudien sind jedoch noch erforderlich, um den vollen Nutzen im Alltag zu bestätigen.
