Forschende der Uniklinik Köln haben ein neuartiges, agentenbasiertes KI-System entwickelt, das die Pathologie grundlegend verändert. Das als „digitales Gehirn“ konzipierte Framework SPARK (System of Pathology Agents for Research and Knowledge) kann aus routinemäßigen histologischen Gewebeschnitten bisher verborgene biologische Informationen extrahieren und damit ein deutlich tieferes Verständnis von Tumorerkrankungen ermöglichen.

Im Gegensatz zu klassischen KI-Ansätzen, die vor allem auf Gewebesegmentierung oder Einzelzellanalysen beschränkt sind, arbeitet SPARK autonom. Es verknüpft mehrere spezialisierte Algorithmen zu einem koordinierten System, das eigenständig biologische Hypothesen generiert, verfeinert und in konkrete analytische Werkzeuge umsetzt – ohne erneutes Training der Modelle. Die Interaktion erfolgt über natürliche Sprache, sodass auch klinisch tätige Ärztinnen und Ärzte ohne Programmierkenntnisse komplexe Auswertungen durchführen können.

In umfangreichen Validierungsstudien mit über 5.400 Patientinnen und Patienten aus 18 unabhängigen Kohorten und fünf verschiedenen Tumorentitäten erwies sich SPARK als hochpräzise. Das System identifizierte klinisch relevante Gewebemarker, die eng mit Krankheitsverlauf, etablierten pathologischen Parametern und dem Ansprechen auf Therapien korrelieren. Zudem ermöglicht es, aus statischen Schnitten Rückschlüsse auf die zeitliche Entwicklung von Tumoren zu ziehen.

Das Verfahren trägt dazu bei, Diagnosen zu präzisieren, Patientinnen und Patienten besser zu stratifizieren und Therapieentscheidungen gezielter zu treffen. Insbesondere in der personalisierten Onkologie eröffnet sich die Möglichkeit, Behandlungen stärker an die individuellen biologischen Eigenschaften eines Tumors anzupassen.

Ein weiterer Vorteil liegt in der hohen Zugänglichkeit durch eine intuitive, modulare Benutzeroberfläche. Alle entwickelten Methoden, Parameter und Ergebnisse wurden offen zugänglich gemacht, um die Weiterentwicklung durch die wissenschaftliche Gemeinschaft zu fördern.

Die Studie mit dem Titel „An agentic framework for autonomous scientific discovery in cancer pathology“ ist im Fachmagazin Nature Medicine erschienen. Die Arbeit wurde unter anderem durch das ehemalige Bundesministerium für Bildung und Forschung (jetzt: BMFTR) sowie das europäische Interreg-Projekt DigiPathConnect gefördert.

Original Paper:

An agentic framework for autonomous scientific discovery in cancer pathology | Nature Medicine

Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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