Prof. Dr. Sebastian Köhler

Methoden für digitale Phänotypisierung

Zum 1. Juni 2018 trat Prof. Dr. Sebastian Köhler seine gemeinsame Berufung der Charité – Universitätsmedizin und des Berliner Instituts for Health an. Sein Lehrstuhl mit dem Titel „Methoden für digitale Phänotypisierung“ ist am ECDF assoziiert.

Köhler studierte Bioinformatik an der FU Berlin, wo er auch promovierte bevor er anschließend eine Postdoc-Stelle an der Charité bekleidete. Seine Forschung beschäftigt sich mit dem aktuellen Thema des „digital Phenotyping“, also damit, Symptome und klinische Auffälligkeiten (phänotypische Merkmale) vergleichbar und für eine Computer-Datenbank oder auch bestimmte automatisierte Anwendungen verwertbar zu sortieren und zu ordnen.

Dabei setzt er drei Schwerpunkte: Zum einen entwickelt, beziehungsweise ergänzt er eine sogenannte Ontologie verschiedener Krankheiten, also ein umfassendes, kontrolliertes und standardisiertes Vokabular, mit dem die phänotypischen Merkmale einer Krankheit oder von Patient*innen beschrieben werden können. „Dazu verwendeten wir bislang vor allem englischsprachige Daten. In Zukunft will ich verstärkt deutsche Arztbriefe auswerten“, so Sebastian Köhler, dessen Arbeit sich vor allem auf sogenannte „seltene Erkrankungen“ (< 5 von 10.000 Menschen) fokussiert.

Nur mit Hilfe einer solchen Ontologie, sind diese Daten auch datenbanktauglich und damit eine wichtige Voraussetzung für den zweiten Forschungsschwerpunkt: Gemeinsam mit europäischen und internationalen Partner*innen soll auf Basis dieser Ontologie eine Datenbank für seltene Erkrankungen aufgebaut werden, die als open source-Quelle sowohl Ärzt*innen wie auch Patient*innen offensteht.

„Menschen mit seltenen Erkrankungen warten durchschnittlich zwischen 5 und 30 Jahre auf eine Diagnose und müssen sich während dieser Zeit typischerweise bei drei oder mehr Ärzt*innen vorstellen. Dabei ist die initiale Verdachtsdiagnose in mindestens 40 Prozent der Fälle falsch“, weiß der geborene Berliner. „Wir haben in einem Vorläufer-Projekt bereits eine Liste von ungefähr 7000 seltenen Erkrankungen auf der Basis dieser Ontologie in eine open source-Datenbank eingefügt, die für jede Erkrankung listet, welche klinischen Symptome damit schon mal verbunden wurden. Dieses System ermöglicht es, gezielt auf Basis der beobachteten Symptome zu suchen. Der Computer errechnet daraus eine Rangliste von möglichen Erkrankungen.“

In einem dritten Schwerpunkt soll diese an der Charité entwickelte Humane Ontologie, mit Daten aus der Präzisionsmedizin (Genomsequenzierung) synchronisiert werden, um so neue Erkenntnisse vor allem im Bereich der seltenen Erkrankungen zu gewinnen.

 „Die Genomsequenzierung ist inzwischen günstig und schnell geworden, so dass sie heute in vielen Fällen auch für einzelne Patient*innen durchgeführt wird. Dazu arbeite ich an einer Software, die die genomischen Daten mit den Daten der Ontologie abgleicht. Welche genetischen Varianten sind mit bestimmten phänotypischen Diagnosemerkmalen verknüpft? Ist die ermittelte Genvariante mit einem bestimmten Krankheitstypus assoziiert? Wenn wir diese Fragen beantworten können, lassen sich Ursachen für Krankheiten und damit auch eine entsprechende Diagnose schneller finden und Therapien optimieren“, so der Bioinformatiker.

Dazu kooperiert er auch mit dem European Reference Networks (ERNs). Eine Organisation der Europäischen Kommission, die sich zum Ziel gesetzt hat, die Expertise und die Forschung zu seltenen Erkrankungen zu bündeln. Ziel ist es, Patient*innen und Wissenschaftler*innen die Suche nach Experte*innen zu erleichtern. „Die ERNs arbeiten mit der von uns an der Charité erstellten Ontologie, der (Human Phenotype Ontologie)“, erklärt der leidenschaftliche Radfahrer, der sich an 9 von 12 Monaten in Berlin ausschließlich mit dem Fahrrad fortbewegt. „Wir profitieren dabei von dem Knowhow der medizinischen Spezialiste*innen. Die Ärzt*innen profitieren von unseren Daten, die es ihnen zum Beispiel ermöglichen, in wenigen Schritten eine geeignete Patientengruppe für eine Studie zusammenzustellen.“ (kj)