KI erkennt DNA-Reparaturdefekt bei Eierstockkrebs in Laborstudie

In einem Labor des King's College London wurde einem Computer beigebracht, zu lesen, was ein Mikroskop zeigt, das ein Pathologe aber womöglich nur schwer erkennt: die schwache Spur eines gestörten DNA-Reparatursystems in Eierstockkrebszellen. Das Modell mit dem Namen HRDPath arbeitet mit hochauflösenden Bildern von Gewebeschnitten und nicht mit DNA. In einer in Nature Communications veröffentlichten Studie berichtet das Team, dass es rund 91 % der HRD-positiven Fälle korrekt identifizierte.

Ziel ist die homologe Rekombinationsdefizienz, kurz HRD, ein Defekt, der zu den wichtigsten Merkmalen des hochgradigen serösen tubo-ovariellen Karzinoms gehört, eines aggressiven Krebses, der in den Eierstöcken oder Eileitern entsteht. Krebszellen mit HRD, die etwa durch Mutationen in Genen wie BRCA1 und BRCA2 entstehen können, reparieren geschädigte DNA nur schlecht. Diese Schwäche macht sie anfälliger für platinbasierte Chemotherapie und für eine Wirkstoffklasse namens PARP-Inhibitoren. Wer diesen Defekt trägt, ist deshalb für die Wahl der Behandlung entscheidend. Heute stammt dieses Wissen aus genetischen Analysen, die die Forscher als teuer, zeitintensiv und in ressourcenschwachen Gesundheitseinrichtungen schwer zugänglich beschreiben.

HRDPath arbeitet in mehreren Schritten: Zunächst extrahiert es kleine Ausschnitte aus jedem Objektträger. Anschließend wandelt ein Modell namens RetCCL jeden Ausschnitt in eine Reihe numerischer Merkmale um. Aus diesen Merkmalen lernt das System, den HRD-Status vorherzusagen. Die Forscher bemerkten außerdem sichtbare Unterschiede, die das Modell offenbar erfasst: HRD-positive Tumoren wiesen in bestimmten Tumorregionen eher runde Zellkerne und dichter gepackte Krebszellen auf. Die Autoren vermuten, dass Defekte der DNA-Reparatur physische Spuren im Tumorgewebe hinterlassen, die sich bei einer konventionellen Untersuchung nur schwer erkennen lassen.

Die Zahl von 91 % braucht Einordnung. Sie stammt aus den eigenen Tests der Studie und ist am stärksten, wenn mehrere Bilder desselben Patienten gemeinsam betrachtet werden. Die Forscher betonen, dass weitere Untersuchungen nötig sind, um das Modell in größeren Patientenpopulationen zu validieren, und nennen dafür keinen Zeitplan.

Für Patientinnen liegt der mögliche Gewinn in der Reichweite. Lässt sich der HRD-Status verlässlich aus Gewebebildern ablesen, die Kliniken ohnehin anfertigen, müssten womöglich weniger Frauen vor einer Behandlungsentscheidung einen gesonderten Gentest machen. Zudem könnten Einrichtungen mit begrenzten Mitteln weiterhin Kandidatinnen für platinbasierte Chemotherapie und PARP-Inhibitoren identifizieren. Diese Zukunft hängt allerdings von der umfangreicheren Validierung ab, die das Team noch durchführen muss. Die Studie kündigt keinen klinischen Einsatz an.