Mit Data Science und künstlicher Intelligenz Antworten auf die Fettleber finden

19.01.2024
Carolin Victoria Schneider Urheberrecht: © Nordrhein-Westfälische Akademie der Wissenschaften und der Künste | Bettina Engel-Albustin

RWTH-Juniorprofessorin Carolin Victoria Schneider wird als Nachwuchswissenschaftlerin des Jahres ausgezeichnet

 

Die Leber als Schaltstelle des Körpers steht im Fokus ihrer Forschung: RWTH-Professorin Carolin Victoria Schneider wird von academics, dem Karriereportal für Wissenschaft, Forschung, Öffentliches und Gesellschaft der ZEIT Verlagsgruppe, für die Erforschung von Mechanismen im menschlichen Körper, die zu Stoffwechselerkrankungen beitragen, als Nachwuchswissenschaftlerin des Jahres 2023 ausgezeichnet. Schneider ist Junior-Professorin für Prävention und Genetik von metabolischen Erkrankungen der Leber, Klinik für Gastroenterologie, Stoffwechsel-krankheiten und Internistische Intensivmedizin (Medizinische Klinik III). Als Wissenschaftlerin und approbierte Ärztin widmet sich die 28-Jährige der Entwicklung effektiver Präventions- und Behandlungsstrategien gegen Stoffwechselerkrankungen. Neben ihrer Tätigkeit als Ärztin und Wissenschaftlerin engagiert sich Schneider für die Förderung von Frauen in der Wissenschaft, insbesondere in den MINT-Fächern, etwa als Mentorin für den weiblichen wissenschaftlichen Nachwuchs.

Schneider kam mit ihrem Mann durch das Rückkehrerprogramm NRW, mit dem das Land hervorragende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wieder zurück in die Heimat bewegen will, von der University of Pennsylvania an die RWTH Aachen. In Pennsylvania war sie mit dem Walter-Benjamin-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft, zuvor hatte sie bei Professor Strnad an der Medizinischen Klinik III zu Mutationen eines Gens, welche Leber- und Lungenerkrankungen auslösen kann, promoviert. Für ihre Bewerbung im Rückkehrerprogramm fokussierte sie sich dann auf die Nutzung genetischer Mutationen zur Entwicklung von Therapien für die Fettleber – erfolgreich. Sie wechselte ebenso wie ihr Mann an das Institut von Professor Christian Trautwein und wurde im vergangenen Jahr in das Junge Kolleg der Nordrhein-Westfälischen Akademie der Wissenschaft und Künste aufgenommen. Eine seltene Ehre.

Um wichtige Risikofaktoren und Biomarker zu identifizieren, integriert sie in ihre Methodik Data-Science-Ansätze und künstliche Intelligenz. Sprich: Schneider und ihre Forschungsgruppe arbeiten in Aachen mit großen Datensätzen. Tabellen, Tabellen und noch mehr Tabellen. Ihre Arbeitsgruppe setzt sich gleichermaßen aus Bioinformatikerinnen und Informatikern wie aus Medizinerinnen und Medizinern zusammen. „Ich verstehe mich als Bindeglied zwischen Informatik und Medizin“, sagt sie. In den USA griff sie auf 60.000 Datensätze der Penn Medicine Bank zurück, in Europa auf noch weit mehr der UK Biobank. Wenn die elektronische Patientenakte kommt, ließen sich zudem endlich Daten generieren, die die Bevölkerung in Deutschland besser abbilden. Mithilfe von KI werden bis dahin aber bereits 45.000 MRTs des Bauchraums visualisiert, die die Verfettungen an der Leber deutlich sichtbar machen.

Aber warum lohnt es, mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz Tabellen zu sichten, die 42.000 Spalten und 500.000 Zeilen haben? „Viele metabolische Erkrankungen ließen sich durch zielgerichtete Prävention deutlich verbessern“, erklärt Schneider. Und zielgerichtet bedeutet konkreter als weniger/anders essen und mehr Sport treiben. „Wir wollen die Mechanismen hinter einer Fettleber entschlüsseln.“

Zudem lassen sich genetische Varianten, die eine Fettleber bedingen, identifizieren. Denn nicht immer sind Currywurst und mangelnde Bewegung verantwortlich für die Bildung einer Fettleber. Sind die Mechanismen erkannt, genetisch bedingte Varianten identifiziert, dann können auf Basis dieses Wissens einerseits neue Medikamente entwickelt werden, andererseits im Sinne des Drug-Repurposings vorliegende Medikamente für andere Erkrankungen bei der Behandlung einer Fettleber eingesetzt werden. Denn Medikamente speziell gegen Fettleber gibt es aktuell noch nicht in den Apotheken, erste Erfahrungen mit Diabetesmedikamenten, die die Gewichtsabnahme fördern aber schon.

Schneiders Forschungsgruppe analysiert hierbei auch bewusst getrennt zwischen Männern und Frauen, denn auch hier muss in der Medizin stärker differenziert werden. Aspirin beispielsweise hat auf die Leber von Männern und Frauen unterschiedliche Wirkungen. Auch dies gehört zur gewünschten Individualisierung der Therapie. Und auch hier gilt: Je mehr Datensätze dazu vorliegen, umso besser ist es im Sinne der Forschung und letztendlich bei der Behandlung der Patientinnen und Patienten.

Denn so viel ist klar: Eine Fettleber ist häufig, aber nicht immer eine leichte Erkrankung. Das Problem ist, dass Patientinnen und Patienten eine Fettleber erst spüren, wenn durch die Veränderung sogenannter metabolischer Prozesse eine Entzündung und Vernarbung auftritt. Zuvor können nur Ultraschall oder in anderem Kontext erhobene Leberwerte den Hinweis auf eine Fettleber geben – und 25 bis 30 Prozent der Bevölkerung haben eine solche. Mit der Entzündung tritt in der Regel eine Steatohepatitis ein, dann möglicherweise eine Leberzirrhose. Nun hilft nur noch eine Lebertransplantation. „Eine Fettleber kann man aber noch umkehren“, betont Schneider. Umso wichtiger erscheint die Prävention.

Der mit 5.000 Euro dotierte academics-Nachwuchspreis ehrt junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die mit zukunftsweisenden Forschungsleistungen den jeweiligen Wissenschaftsbereich nachhaltig voranbringen und sich darüber hinaus durch beispielhaftes Handeln und ehrenamtliches Engagement für die Wissenschaft auszeichnen. Der Nachwuchspreis wird zum siebzehnten Mal in Folge vergeben. Den Nachwuchspreis erhalten neben Professorin Schneider drei weitere Personen: Den zweiten Platz belegt PD Dr. med. Georgios Kaissis, Technische Universität München. Den 3. Platz teilen sich Dr. Michelle Browne (Helmholtz-Zentrum Berlin) und Dr. Deniz Sarikaya (Vrije Universiteit Brüssel). Die Verleihung des academics-Nachwuchspreises findet am 25. März 2024 in Berlin im Rahmen der „Gala der Deutschen Wissenschaft“ des Deutschen Hochschulverbands statt.