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Karlsruhe Kampf gegen den Krebs: Die Software von Sergey Biniaminov unterstützt aus Karlsruhe die Medizin

Die Heilung von Krebs: Es ist eines der schwierigsten Felder der Medizin. Ausgerechnet ein Nicht-Mediziner, nämlich der Geschäftsführer von HS-Analysis, Sergey Biniaminov, will die Forschung nun mit entscheidenden Schritte voran bringen - und zwar mit einer Software. Wie, das hat er im Interview mit ka-news-Redakteur Florian Kaute verraten.

Ganz grundsätzlich: Was ist HS-Analysis?

HS Analysis ist ein Unternehmen, das im Jahr 2015 aus einer Forschungseinrichtung am KIT entstanden ist. Uns geht es eigentlich um das Management von großen Datenmengen. Das bedeutet für uns, nicht nur die Daten sammeln und die dann miteinander zu verknüpfen, sondern auch eine Infrastruktur drum herum zu schaffen. Die Konzepte für User Experience entstehen parallel zu dieser Infrastruktur und müssen dann auf die Lösung im Einzelfall genauer angepasst werden.

User Experience, das heißt auch das Design, also die Art und Weise wie man mit den Daten umgeht, die Art und Weise wie die Daten transferiert und angewendet werden. Wir träumen davon eine Perfektion zwischen den drei Ebenen Software, Hardware und User Experience zu erschaffen, auch wenn es wohl keine Perfektion geben wird. Wir arbeiten dafür mit Daten der Forschungsabteilungen, aus dem Pharma-Bereich und Unikliniken bundesweit.

Wie muss man sich diese Verknüpfung der großen Datenmengen vorstellen?

Mit einer kleinen Arbeitsgruppe kann man nicht die Welt retten, man kann aber einige wenige spezifische Probleme lösen. Und deswegen fokussieren wir uns mit den großen Datenmengen auf Bilder, auf Bildanalysen und insbesondere auf Analysen von sehr großen Mikroskopie-Schnitten fast in Echtzeit. Wir vergleichen uns gern mit Google Earth. Wenn man einen Mikroskopie-Objektträger nimmt, kann man es gut in der Proportion mit der Bundesrepublik Deutschland vergleichen. Dort kann man dann rausgezoomt Bereiche, wie ein Land oder eine Biopsie eines Organs anschauen, aber in fast Echtzeit auch in einzelne Straßen oder Zellkerne reinzoomen. Wir werten dann die einzelnen Elemente aus, also in diesem Fall sind die Zellkerne Fall für die einzelnen Häuser. Diese Technik heißt „Whole Slide Imaging“.

Es geht darum, automatisch zu analysieren, welche Zellen und welche Zellkerne Eigenschaften erfüllen oder eben nicht.  Und so kann man sagen, dass ein bestimmtes Medikament auf ein Gewebe eine bestimmte Auswirkung hat. Diese Auswirkung kann man nun messen und muss nicht mehr schätzen. Dadurch haben wir die Subjektivität bei der Beurteilung von Datenmengen ausgeschlossen – wir bewegen uns hin zur Objektivität, also der Reproduzierbarkeit der Ergebnisse aus den Daten.

Bild der Software HSA KIT mit dem Modul "Ki-67 CellDetection" HS Analysis
Hier wird die krebserkrankte Biopsie dargestellt und durch die Software bestimmte Zellen mit Protein Ki-67 detektiert, die einen bestimmten Krebsbefall aufweisen. | Bild: HS Analysis

Aber Sie kommen eigentlich nicht aus dem medizinischen Bereich?

Nein, ich bin eigentlich technischer Volkswirt. Das heißt, was mich interessiert hat, war das Management moderner Technologien, darum ging es in meiner Ausbildung. Schon damals habe ich mein Geld mit Programmieren verdient und ich musste damals Studiengebühren und mein WG-Zimmer damit bezahlen. Ich habe aber damals verstanden, dass ich ein schlechter Coder bin und mein Talent in etwas Anderem liegt. Aber ich verstehe sehr gut die Sprache der Coder und die Inhalte, die zu programmieren sind.

Das heißt die Idee, vom großen Ganzen ins kleinste Detail zu gehen, hatten Sie schon länger gehabt?

Grundsätzlich ging es mir immer darum, Automatismen zu erschaffen und zu kontrollieren. In vielen Bereichen, in denen automatische Systeme vorhanden sind, hat der Mensch nicht die Möglichkeit, den Automatismus zu kontrollieren oder sogar zu verstehen. Das heißt, du nimmst etwas und es macht etwas und man vertraut dem. Aber wir wissen alle, dass Softwareprogramme nie komplett funktionieren, es gibt immer eine Fehlerquote. Mein persönliches Ziel war es, den Automatismus zu verstehen und zu übersteuern, wenn es notwendig ist.

Wie kamen es dann zum Einstieg in den Mikroskopie-Bereich?

Ursprünglich wollte ich im Automotiv-Bereich aktiv werden, aber durch eine Begegnung mit dem Unternehmen Zeiss haben wir die Mikroskopie-Welt etwas genauer kennengelernt und dann haben wir Deep Learning in der Bildanalyse ausprobiert und das Ergebnis war hervorragend. Wir sind jetzt ein interdisziplinäres Team. Das bedeutet: Wir haben Informatiker und Data Scientists, die genaues Wissen über Programmieren, die Zusammensetzung von Hardware-Komponenten, virtuelle Server-Komponenten oder Einsatz von Künstlichen Intelligenz besitzen.

Auf der anderen Seite sind unsere Kunden - Ärzte oder Forschungsleiter der Pharma-Abteilungen. Jetzt bringen wir die zusammen. Das ist schon etwas kompliziert, weil die beiden Gruppen unterschiedliche Fachsprachen sprechen. Interactive- und Kommunikationsdesigner sind eine Art Bindeglied zwischen den Informatikern und Medizinern. Sie entwickeln ein Konstrukt, welches ihnen dann die Möglichkeit gibt, Wissen zu transferieren und zu strukturieren.

Software gegen Krebs Gespräch
HS-Analysis Geschäftsführer Sergey Biniaminov (r) und dessen Pressebeauftrager Michael Roth im Gespräch mit ka-news-Redakteur Florian Kaute. | Bild: Lukas Hiegle

Inwiefern ist das nun eine Software gegen Krebs?

Wir sind im Bereich der Onkologie tätig, unsere Software kann aber auch in der Diagnostik und Erforschung vieler anderer Krankheiten eingesetzt werden. Dabei geht es uns um Biopsien oder Zellkulturen. Es gibt verschiedene Marker, die das Gewebe an bestimmten Stellen anfärben. Der Marker bindet sich an das zugehörige Protein und repräsentiert dieses. Dadurch die damit einhergehende Färbung kann eine krebserkrankte Zelle dargestellt werden. Bevor das Medikament am Menschen getestet wird, wird an Mausmodellen gearbeitet.

Erst wird dieses Protein und das Medikament an Mäusen eingesetzt und anschließend folgt die Analyse des Gewebes der Mäuse durch die Software. Man sieht dann, wie befallen das Gewebe ist, je nachdem welches Medikament angewendet wird.

Wir sind dafür zuständig zu sagen, welcher der verschiedene Wirkstoff-Kandidaten das größte Resultat bringt. Und der Forscher entscheidet sich dann für die Version mit dem besten Wert und dann wird es das Medikament dann werden.

Wie sieht diese Arbeit in der Medizin konkret aus?

Wir sind im Bereich Immunonkologie aktiv - das heißt die Eigenkräfte des Körpers so zu aktivieren, dass die Bestrahlung nicht mehr notwendig ist, sondern durch die Eigenkräfte des Körpers Krebs bekämpft werden kann. Da entwickeln wir mit verschiedenen Konzernen und Unikliniken Medikamente und erforschen Krebs mit Hilfe der Künstlicher Intelligenz. Dabei fokussieren wir uns nicht nur auf die Auswertung der großen Datenmengen, sondern auch darauf die Entscheidung der Künstlichen Intelligenz nachzuvollziehen. Heutzutage liefert die Maschine sehr gute Ergebnisse, wie sie darauf kommt, ist jedoch unbekannt. Wir haben uns zum Ziel gesetzt, die Entstehung der Ergebnisse zu verstehen. So können Ärzte die Künstliche Intelligenz nicht nur als Assistenz benutzen, sondern auch von der lernen.

Können Sie schon Erfolg vermelden, also wurde ein Medikament konkret durch Ihre Unterstützung zur Marktreife gebracht?

Unsere Software wurde mehrmals als Grundlage für die Entstehung der Ergebnisse bei den wissenschaftlichen Arbeiten verwendet. Zum Teil auch in Sonderforschungsbereichen, also auch in Forschungsräumen, die quasi keine Fenster haben. Bis so ein Medikament auf den Markt kommt, kann es einige Jahre dauern. Aus diesem Grund kann ich nicht viel sagen. Was für Medikamente entstehen, das ist für uns so direkt nicht ersichtlich. Anders ist es bei der Erforschung der Krankheiten, wo es schon recht schnell durch den Einsatz der Software eine oder die andere Krankheit besser verstanden werden kann.

Gibt es einen Grund, warum Sie in Karlsruhe tätig sind?

Weil ich in Karlsruhe gewohnt habe und hier auch mein Studium abgeschlossen habe. Und letztendlich ist Karlsruhe schon eine IT-Hochburg. Anfangs wurden wir hier in der Region gar nicht richtig verstanden. Das hat sich jetzt aber geändert. Wir haben die Veranstaltungsreihe "Scion" ins Leben gerufen, welche von vielen regionalen Playern unterstützt wird. Bei Scion wollen wir zeigen, dass der Einsatz von künstlicher Intelligenz auch in solchen Bereichen wie Pharma-Industrie hier aus Karlsruhe gemacht wird. Zum Einen wird bei "Scion Forum" die Automatisierung und der Einsatz von Deep Learning in Life Science unter den Experten aus der Wirtschaft und Akademie diskutiert. Zum Anderen vermitteln wir den jungen Wissenschaftlern die neusten Techniken aus dem Einsatz der Künstlichen Intelligenz in der Mikroskopie kostenfrei. Es bedarf jedoch einer Anmeldung, da die Plätze für diesen Workshop über das ganze Wochenende begrenzt sind.

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Kommentare (1)
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  •   chris
    (666 Beiträge)

    18.08.2018 11:18 Uhr
    Respekt
    Toller Artikel, Respekt vor solchen Menschen, die so etwas schaffen.
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