Krebsforschung im Überblick: KI-System SPARK, Leberkrebs-Merkmale und Lungenkrebs bei Nie-Rauchern

Forschende haben SPARK vorgestellt, ein agentisches KI-Framework für die Krebspathologie, einen umfassenden Übersichtsartikel zur Biologie und Behandlung von Leberkrebs veröffentlicht und zu gezielter Forschung zu Lungenkrebs bei Nie-Rauchern aufgerufen. Die in Nature, Cell und Trends in Cancer erschienenen Ergebnisse umfassen KI-gestützte Tumoranalyse, Leberkrebs-Merkmale und therapeutische Fortschritte sowie die besondere Biologie von Lungenkrebs bei Menschen, die nie geraucht haben.

SPARK (System of Pathology Agents for Research and Knowledge) ist ein grundlegendes agentisches KI-Verfahren, das Sprache als universelle Schnittstelle nutzt, um autonom biologisch fundierte Konzepte für die Tumoranalyse zu generieren. Es arbeitet direkt mit komplexen Pathologiedaten, ohne zusätzliches Modelltraining. SPARK wurde über 18 Patientenkohorten mit fünf Krebsarten evaluiert – Lungenadenokarzinom, Plattenepithelkarzinom der Lunge, kolorektales Karzinom, Brustkrebs und oropharyngeales Plattenepithelkarzinom – mit mehr als 5.400 Patienten mit histopathologischen Bildern und klinischen/Nachsorge-Informationen sowie einem räumlichen Brustkrebs-Datensatz von 625 Patienten. Das Framework erzeugte klinisch und biologisch relevante Konzepte, die mit Prognose, bekannten pathologischen Variablen und prädiktiven Biomarkern korrelieren, einschließlich Mustern der Tumorprogression und zeitlicher Veränderungen, die aus statischen Bildern abgeleitet wurden. Ein eigenes Modul ermöglicht die Interaktion mit SPARK. Weitere prospektive Validierung ist erforderlich, um den klinischen Nutzen der mit SPARK erstellten Werkzeuge zu bewerten. Der gesamte Code, die Parameter und die Ergebnisse sind offen zugänglich.

Ein Übersichtsartikel in Cell, Teil einer Sonderausgabe zum 25-jährigen Jubiläum des Konzepts der „Hallmarks of Cancer“, analysiert die biologischen Merkmale von Leberkrebs und ihre therapeutischen Implikationen. Das hepatozelluläre Karzinom (HCC) macht etwa 85 % der Leberkrebsfälle aus, während das intrahepatische Cholangiokarzinom (iCCA) rund 10 % ausmacht; diese Tumoren werden oft in fortgeschrittenen Stadien diagnostiziert. Beim HCC umfassen Schlüsselprozesse die unkontrollierte Zellproliferation, die durch genetische Veränderungen und das entzündliche Mikromilieu angetrieben wird, Angiogenese und die Fähigkeit, der Immunüberwachung zu entgehen. Diese Erkenntnisse haben die Entwicklung von antiangiogenen Wirkstoffen, Inhibitoren molekularer Signalwege und Immuntherapie-Kombinationen ermöglicht, die bei fortgeschrittener Erkrankung zur Erstlinientherapie geworden sind und das Überleben der Patienten verbessert haben. Beim iCCA ermöglichen metabolische Veränderungen und spezifische genetische Veränderungen wie FGFR2-Fusionen oder Mutationen in IDH1, ERBB2 und BRAF eine personalisierte Behandlung; etwa 45 % der iCCA-Fälle weisen Veränderungen auf, die mit zugelassenen oder in der Prüfung befindlichen Therapien gezielt behandelt werden können. Die Kombination aus Chemotherapie und Immuntherapie ist zur Standardbehandlung für fortgeschrittene Erkrankungen geworden.

Ein weiterer Übersichtsartikel in Trends in Cancer fordert mehr Mittel für das Screening und die Erforschung von Lungenkrebs bei Nie-Rauchern (LCINS), der 2020 weltweit die fünfthäufigste Krebstodesursache war. Erkenntnisse aus Studien mit mehreren tausend Lungenkrebspatienten in den USA und Großbritannien deuten darauf hin, dass die absoluten Zahlen von Lungenkrebs bei Nie-Rauchern gestiegen sind; in Großbritannien haben sich die Fälle zwischen 2008 und 2014 verdoppelt. Die überwältigende Mehrheit der Ressourcen für das Lungenkrebsscreening richtet sich an Raucher, und in Großbritannien gibt es kein routinemäßiges Screening für Menschen, die nie geraucht haben. Infolgedessen wird LCINS oft später diagnostiziert, was zu schlechteren Ergebnissen führt, und die Immuntherapie ist bei Nie-Rauchern deutlich weniger wirksam. Der Übersichtsartikel argumentiert, dass LCINS unterschiedliche Ursachen und eine unterschiedliche Biologie aufweist, einschließlich Genetik, klonaler Hämatopoese und Umweltbelastungen wie Luftverschmutzung, Radon und Passivrauchen. Nie-Raucher entwickeln häufiger Adenokarzinome, und etwa 80 % der Lungenadenokarzinome weisen therapeutisch angreifbare Mutationen auf, sprechen aber im Vergleich zu Rauchern weniger gut auf eine Immuntherapie an. Bis zu 4,5 % der Menschen mit Lungenadenokarzinom tragen vererbte genetische Varianten, die das Krebsrisiko erhöhen. Mögliche Präventionsstrategien umfassen gezielte Prävention für Personen mit erblicher Veranlagung, entzündungshemmende Strategien für Personen mit Entzündungen durch Umweltverschmutzung, klonale Hämatopoese unbestimmten Potenzials oder entzündliche Erkrankungen sowie Maßnahmen des öffentlichen Gesundheitswesens wie Radonmessung und die Verringerung der Exposition gegenüber Luftverschmutzung und Passivrauchen.