Genome4Brussels: KI, Genomik und seltene Krankheiten


G4BXL, GEMVAP, 2021 / Montag, Mai 31st, 2021

Im Jahr 2019 werden die 101 Genomes Foundation, dieInteruniversity Institute Of Bioinformatics Brussels (IB2), dieULB Center of Human Genetics (CHG) und derULB Machine Learning Group (MLG) haben sich mit dem Projekt "Genome4Brussels" an einer von Innoviris veröffentlichten Ausschreibung beteiligt. Im Rahmen dieses Projekts beschlossen sie, gemeinsam ein Ökosystem zu schaffen, das die Entwicklung von bioinformatischen Werkzeugen zur Genomanalyse optimiert und den Transfer von Innovationen und Wissen, das im Laufe des Projekts erworben wird, an die Bürger erleichtert.

Projekt

Genom4Brussels. Genome4Brussels ist ein gemeinsames Projekt, das sich zum Ziel gesetzt hat, in der Region Brüssel ein Ökosystem entstehen zu lassen, das :

  • optimale Bedingungen für das Hosting und die gemeinsame Nutzung genomischer Daten, die von Patientenvertretern geleitet werden (101 Genomes Foundation) ;
  • medizinische Expertise und Genomik (CHG-IB2) und ;
  • Fachwissen in Bioinformatik und künstlicher Intelligenz/IA (IB2-MLG).

Dieses Ökosystem wird die Entstehung einer Forschungsplattform ermöglichen, die sich der Entwicklung von bioinformatischen Werkzeugen widmet, die mithilfe von "transparenter" KI (White Box) entwickelt wurden, um Ärzte und Forscher im Bereich seltener Krankheiten zu unterstützen.

Im Rahmen der Innoviris-Ausschreibung: Eine Forschungsplattform wird eingerichtet, zwei bioinformatische Werkzeuge werden entwickelt und die Voraussetzungen für den Transfer dieser Technologien an die Bürger werden geschaffen.

Partner

101 Genomes Foundation. Im Jahr 2017 hat sich die 101-Genome-Stiftung auf die Suche nach genomischen Superhelden gemacht, deren Gene sie vor den Beeinträchtigungen durch bestimmte seltene Krankheiten schützen. Um diese Suche erfolgreich durchzuführen, entwickelt die 101 Genome Foundation zunächst eine Datenbank, anhand derer Wissenschaftler das menschliche Genom auf der Suche nach schützenden (oder verschlimmernden) Genen, die die Variabilität seltener Krankheiten erklären, durchforsten können. Eine solche Entdeckung würde zu besseren Diagnosen führen und neue Behandlungsmethoden ermöglichen, die die identifizierten schützenden Effekte replizieren (oder die erschwerenden Effekte einschränken). Das Pilotprojekt der 101 Genome Foundation ist dem Marfan-Syndrom gewidmet. Das Pilotprojekt wird von mehreren europäischen Patientenverbänden unterstützt und von führenden Wissenschaftlern getragen.

IB2-CHG. L'Interuniversity Institute Of Bioinformatics Brussels (IB2) und dieULB Center of Human Genetics (CHG) widmen sich gemeinsam der Erforschung seltener Krankheiten. Ihre gemeinsame Aufgabe ist es, die diagnostische Qualität von Gentests zu verbessern, um die klinische Überwachung, Behandlung und Therapieberatung zu verbessern. Ihre Forschungsgebiete sind Teil dieses übergeordneten Ziels und bestehen darin, den genetischen Ursprung von seltenen Krankheiten zu identifizieren, die noch nicht ausreichend verstanden werden. IB2 und CHG entwickeln bioinformatische Werkzeuge, um genomische Patientendaten auf innovative Weise zu erforschen und zu analysieren und dadurch die Qualität der genetischen/genomischen Tests zu verbessern.

IB2-MLG. L'ULB Machine Learning Group (MLG) ist auf Informatik, künstliche Intelligenz, Bioinformatik, Computerbiologie, Genetik, Molekularbiologie und Medizin spezialisiert. Im medizinischen Kontext verwenden IB2 und MLG Methoden in Verbindung mit statistischen Scores, die ein transparentes "White-Box"-Modell schaffen, das Erklärungen für die Entscheidung liefert, die von den bioinformatischen Werkzeugen getroffen wird, die sie zusammen mit der KI entwickeln. Bei der Entwicklung von Bioinformatik-Tools, die Kliniker unterstützen sollen, ist ein grundlegender KI-Ansatz (der Ergebnisse ohne "Black-Box"-Erklärungen liefert) nicht denkbar.

Fair Genomics (FairGX). Im Laufe des Verfahrens forderte Innoviris das Konsortium auf, die Struktur Fair Genomics um das Projekt zu begleiten und auf diese Weise einen Transfer der durch Genome4Brussels entwickelten Technologien und Innovationen zu den Bürgern zu ermöglichen. Fair Genomics befindet sich zu 100 % im Besitz der 101 Genomes Foundation und wird von dieser vollständig kontrolliert. 

Ökosystem. Die Partner beabsichtigen, einen positiven Kreislauf in Gang zu setzen, um die Forschung zu fördern und zu finanzieren und die Wissenschaft voranzubringen.

Forschung zum Marfan-Syndrom von 2020 bis 2023 finanziert

Innoviris. Das Projekt 'Genome4Brussels' wurde von Innoviris Ende 2020 angenommen. Innoviris wird einen Teil des Projekts finanzieren, das es den Teams von IB2, CHG und MLG ermöglichen wird, drei Jahre lang (2020-2023) an dem Pilotprojekt zu arbeiten, das dem Marfan-Syndrom gewidmet ist.

 


 

Im Mai 2021 hat Innoviris einen Artikel über Genome4Bruxelles veröffentlicht, der unter diesem Link abrufbar ist: https://innoviris.brussels/fr/stories/ludivine-verboogen-et-romain-alderweireldt
Der Artikel ist auch hier abgedruckt:

Ludivine Verboogen und Romain Alderweireldt

Es gibt ein Paradoxon in der Forschung zu seltenen Krankheiten. Ihre Finanzierung ist nach wie vor problematisch. Gleichzeitig hat diese Forschung zu seltenen Krankheiten aber auch zu bedeutenden Fortschritten bei anderen, häufigeren Krankheiten geführt. Der Mehrwert, den man aus dieser Forschung ziehen kann, geht also sehr weit über den Rahmen dieser seltenen Krankheiten hinaus. Wenn man die Dinge sehr kühl analysiert, kann man sagen, dass uns enorme Größenvorteile entgehen, wenn wir diese Forschung zu seltenen Krankheiten kaum oder nur unzureichend finanzieren" . 

Romain Alderweireldt und Ludivine Verboogen brauchen nur wenige Worte, um den Sinn und die Tragweite ihres gemeinsamen Engagements in der 101 Genome Foundation für die Gesellschaft zu verdeutlichen. Was sind ihre Ambitionen? Wissenschaftlern eine bioinformatische Plattform zur Verfügung zu stellen, um auf dem Gebiet der Genomforschung voranzukommen, einem der Schlüssel zum besseren Verständnis seltener Krankheiten.

Die Zufälle des Lebens führen zu einem großartigen Einsatz für das Gemeinwohl

Die Geschichte der Stiftung beginnt eigentlich am 3. September 2015 mit der Geburt von Aurélien, dem Sohn von Ludivine und Romain.

Die Ärzte vermuten, dass es sich um das Marfan-Syndrom handelt, eine seltene Krankheit, die das Bindegewebe stark beeinträchtigen kann, was sich unter anderem auf das Herz auswirkt.

Am 4. August 2016, also 11 Monate später, bestätigte eine Genanalyse die schlechte Nachricht: Aurélien ist Träger einer Spontanmutation des Gens. FBN1. Er leidet tatsächlich an einer schweren Form des Marfan-Syndroms.

Eine späte Diagnose und Instrumente, die erst erfunden werden müssen

Es handelt sich um eine äußerst seltene, spontan auftretende Variante des Marfan-Syndroms. Dies spielte bei der 11-monatigen Verzögerung der Diagnose eine Rolle: Das Referenzzentrum, das von dem Genetiker, der Aurélien betreute, um eine genetische Analyse gebeten wurde, verwendete noch Techniken der Gen-für-Gen-Analyse, während es bereits Techniken der Genomanalyse gab. ", erklärt Ludivine. " Und in den zahlreichen Gesprächen, die wir mit diesem Genetiker, Professor Guillaume Smits, führten, wurde uns klar, dass es der Klinik an physischen und bioinformatischen Instrumenten fehlte, um die Fortschritte der Genomforschung sowohl in der Diagnostik als auch bei der Entwicklung neuer Behandlungsmethoden zu nutzen.Romain sagt: "Ich habe mich sehr gefreut.

Sechs Jahre später ist es möglich, das gesamte menschliche Genom zu sequenzieren und Mutationen auf allen unseren Genen zu immer erschwinglicheren Kosten zu identifizieren. Die anfänglichen Maschinenkosten sind jedoch immer noch sehr hoch und die Genomsequenzierung hat noch nicht Einzug in die Forschungs- oder klinische Routine gehalten. Ein sequenziertes Genom erzeugt eine so große Datenmenge, dass es absolut unmöglich ist, diese manuell zu verarbeiten: Ein Genom entspricht fast 300 Gigabyte an Daten! Es bedarf algorithmischer Werkzeuge, künstlicher Intelligenz und eines hochspezialisierten Teams, um daraus etwas zu machen. Dieses Tandem aus IKT und biologischer Forschung hat übrigens einen Namen: Bioinformatik. "

Ratlosigkeit in positive Energie umwandeln

Für das Juristenpaar war die Erkenntnis, dass in Genomik und Bioinformatik investiert werden muss, ein Auslöser. Ludivine und Romain verwandelten ihre Verwirrung in positive Energie mit einem Ziel: die Forschung und die Klinik voranzubringen und dazu beizutragen, dass Behandlungsmethoden entstehen, die Aurélien und anderen Kindern mit seltenen Krankheiten helfen werden.

Auf der Suche nach dem schützenden Gen

Romain begann, wissenschaftliche Studien zu verschlingen. So stieß er auf das Resilient Project und seine Reanalyse von fast 600.000 Exomen (dem codierenden Teil des Genoms). Viele seltene Krankheiten, darunter auch das Marfan-Syndrom, werden durch pathogene Mutationen oder Anomalien in den Genen verursacht.Ludivine erklärt.

Durch eine erneute Analyse der verfügbaren Daten identifizierte die Studie 13 erwachsene Personen mit einem genetischen Defekt, der sie in ihrer Kindheit hätte sehr krank machen oder sogar töten müssen. Diese 13 Personen hatten jedoch das Erwachsenenalter erreicht. ", fährt Romain fort. " Warum ist das so? Eine Erklärung könnte das Vorhandensein anderer Gene sein, die eine schützende Wirkung haben, die der Krankheit entgegenwirkt. Die Untersuchung des Genoms dieser Menschen könnte daher der Schlüssel zu einem besseren Verständnis dieses Schutzmechanismus sein. Und dieses Verständnis könnte die Entwicklung von Medikamenten oder neuen Behandlungsmethoden ermöglichen, z. B. auf der Grundlage von Proteinen, die von diesen Genen produziert werden. "

Ludivine: " Romain beschloss daraufhin, diesen Ansatz im spezifischen Kontext des Marfan-Syndroms zu replizieren. Und das Unglaubliche geschah: Er fand in der weltweit führenden Genomdatenbank (gnomAD) Träger pathogener Mutationen, die angeblich an einer schweren Form des Marfan-Syndroms litten, es aber offensichtlich nicht waren. Es war uns klar, dass wir, wenn wir ein schützendes Gen identifizieren könnten, dessen Wirkung replizieren und eine Behandlung entwickeln könnten. "

Die 101 Genomes Foundation und ihr Pilotprojekt

Und 2017 wird auf Initiative von Ludivine und Romain die Stiftung 101 Genomes ins Leben gerufen.

Was ist das Ziel? Eine Bioinformatikplattform zu entwickeln, die es ermöglicht, genomische Daten zu hosten und mit den Krankenakten von Menschen mit seltenen Krankheiten und freiwilligen "Kontrollpersonen" abzugleichen, um die Interaktionen zwischen Genen innerhalb des Genoms besser zu verstehen.

Schon bald wurde ein Pilotprojekt gestartet: das 101-Marfan-Genom-Projekt, d. h. die Einrichtung einer Kohorte von 101 Patienten mit Marfan-Syndrom, die als Grundlage für die Forschungsarbeit dienen sollte. Es wurde ihnen schnell klar, dass 101 Genome nur ein Anfang sein würde und dass sie einen entscheidenden Bedarf hatten, sich mit klugen Wissenschaftlern zu umgeben.

Der wissenschaftliche Ausschuss der Stiftung setzt sich aus führenden Persönlichkeiten aus den Bereichen Genomik, Marfan-Syndrom und Algorithmik zusammen, darunter auch einige Belgier. Die Wissenschaftler bewundern die Arbeit von Ludivine und Romain, die ihrer Meinung nach ein beispielloses Beispiel für die Beteiligung von Patienten an der wissenschaftlichen Forschung darstellt.

Die Arbeit konzentrierte sich auf die Schaffung einer Kohorte von Patienten mit derselben Mutation, um Verwechslungen zu vermeiden (GEMS-Projekt), und parallel dazu auf die Schaffung eines Algorithmus, der die pathogenetische Bedeutung der Mutationen im FBN1-Gen bestätigen (oder widerlegen) soll. Auf dieser Grundlage soll dann das gesamte Genom erforscht werden, um modifizierende (schützende oder verschlimmernde) Gene für das Marfan-Syndrom zu identifizieren. Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend ", sagt Romain. " Und die Intervention von Innoviris gab dieser Arbeit einen Schub. "

GENOME4BRUSSELS, ein Ökosystem an der Schnittstelle von drei Disziplinen

Denn die Innoviris-Ausschreibung 'From therapeutic medicine to predictive medicine: Prediction, Prevention, Identification' wurde von Romain, Ludivine und der Stiftung mit 5/5 bewertet.

Aiko Gryspeirt, Scientific Advisor bei Innoviris: ". Seltenen Krankheiten wird immer noch zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Dies hat zur Folge, dass es auch an finanziellen Mitteln für solche Forschungen mangelt, sowohl für Forschungen, die auf die Krankheit abzielen, als auch für deren Behandlung. Patienten werden oft monate- und jahrelang von einem Spezialisten zum anderen geschickt, bevor sie eine Diagnose erhalten. Mit GENOME4BRUSSELS haben Ludivine und Romain eine fantastische Initiative gestartet, um seltene Krankheiten besser verstehen zu können, indem sie genetische Daten sammeln und diese mit medizinischen Forschern und Bioinformatikern in Brüssel teilen. Es ist ein Projekt von unschätzbarem Wert, das das Leben von Menschen mit einer seltenen Krankheit stark beeinflussen kann. "

"GENOME4BRUSSELS ist ein von Innoviris finanziertes Projekt, in dem die Stiftung, aber auch das Interuniversity Institute of Bioinformatics de Brussels, das Center of Human Genetics sowie die Machine Learning Group, alle drei von der ULB, vertreten sind. Ziel ist die Schaffung eines Ökosystems in Brüssel, das sich der medizinischen, genomischen und bioinformatischen Expertise widmet. Dank dieser Unterstützung konnte unser Pilotprojekt Fortschritte machen und unsere Fachkenntnisse zusammenführen, um schützende Gene zu identifizieren. die den Weg ebnen werden, um den Patienten besser zu helfen".,
schließt Romain.

 

 

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