COMPASS MAGAZINE #10
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KREBS BERECHNEN Computeralgorithmen eines amerikanischen Teenagers verbessern die Genauigkeit der Krebsdiagnose

Viele junge Mädchen verbringen ihre Freizeit damit, von den neuesten Kinofilmen oder Boybands zu träumen, doch Brittany Wengers Leidenschaft gilt etwas völlig anderem – der Diagnose und vielleicht der Heilung von Krebs mittels komplexer, selbstgeschriebener Computerprogramme, nachdem sie sich beigebracht hatte, wie man den Computercode schreibt.

Durch die Nutzung künstlicher neu­r­onaler Netze – das sind Computerprogramme, die wie das menschliche Gehirn „denken“ und „lernen“ – konnte die 18-jährige Schülerin Brittany Wenger aus Sarasota, Florida (USA), Brustkrebs und eine aggressive Kinderkrebsform, die sogenannte Mixed-Lineage Leukämie (MLL), präziser als je zuvor mit ihrem selbst geschriebenen Computerprogramm diagnostizieren.

Wengers Forschungserfolg, der ihr den renommierten 2012 Google Science Fair Grand Prize, den Intel ISEF Grand Award sowie eine Einladung ins Weiße Haus einbrachte, um ihre Arbeiten dem US- Präsidenten Barack Obama vorzustellen, verbreitete sich wie ein Lauffeuer und veranlasste Onkologen weltweit dazu, ihre Proben Wengers Datenbank zur Verfügung zu stellen, wo­durch sich die Genauigkeit ihrer Vorhersage auf 99,11% erhöhte – und sie steigt weiter.

„Die gesamte Jury war schwer beeindruckt“, erzählte Vint Cerf, der weithin als einer der „Väter des Internets“ gilt und als Vizepräsident und Chief Internet Evangelist bei Google tätig ist.

Wenger konnte mit ihrem Programm aus den zehntausenden Proteinen, die für Krankheiten verantwortlich sind, kleine Proteinuntergruppen identifizieren (20 Proteine bei Brustkrebs und nur vier bei MLL), die als beste Prädikatoren für potenziell krebsartige Zellen angesehen werden können. Für Pharmaunternehmen ist das eine hilfreiche Information, dank der sie ihre Forschung auf weniger neue Wirkstoffziele ausrichten können.

KÜNSTLICHE INTELLIGENZ

„Da man künstlichen neuronalen Netzen nicht vorschreiben kann, wie eine bestimmte Aufgabe zu erledigen ist, lernen sie durch Erfahrung und Fehler“, erläutert Wenger. „Und weil sie diese Lernfähigkeit besitzen, können sie darauf ‘trainiert’ werden, Muster zu erkennen, die für Menschen viel zu komplex sind. Die Fähigkeit zur Mustererkennung bietet weitreichende Möglichkeiten, die sie für alle Bereiche der Naturwissen­schaften äußerst spannend macht.“

Das Programm wird immer präziser, weil es mit jedem Datensatz „dazulernt“. Deshalb arbeitete Wenger so beharrlich daran, ihr Netzwerk in die Cloud zu verlagern. „Über die Cloud können sich Forscher und die ganze Welt besser als je zuvor miteinander vernetzen“, sagt Wenger. „Ich kann bei­spielsweise über einen Webdienst mit einem Krankenhaus in Italien zusammen­arbeiten. Die Ärzte dort können bequem aus der Ferne und ohne große Kosten ihre Proben in mein Programm eingeben. Über eine solche Möglichkeit zu verfügen, ist gigantisch.“ Wengers Programme befinden sich derzeit in Krankenhäusern der USA und Italiens in der Beta-Testphase und sie arbeitet gerade an der Erweiterung des Netzwerks, um es auch für Eierstock- und Lungenkrebs nutzen zu können.

„DA MAN KÜNSTLICHEN NEURONALEN NETZEN NICHT VORSCHREIBEN KANN, WIE EINE BESTIMMTE AUFGABE ZU ERLEDIGEN IST, LERNEN SIE DURCH ERFAHRUNG UND FEHLER."

Brittany Wenger GEWINNERIN

GROSSE ZUKUNFT

Das Einzige, was wohl noch beeindruckender ist als die Liste ihrer außerschulischen Erfolge, könnten ihre rosigen Zukunfts­aussichten sein. Im August 2013 hat sie als eine von acht Angier-B.-Duke-Stipendiaten ihr Studium an der Duke University in Durham, North Carolina (USA), aufgenommen. Dieses wird sie 2017 abschließen und strebt dann eine Karriere in der pädiatrischen Onkologie an. Das Duke-Stipendium, das alle Kosten der vierjährigen Ausbildung an dieser Spitzenuniversität abdeckt, zählt zu den begehrtesten der Welt.

Wenger war schon immer ein wissbegieriges Kind mit großem Interesse an Naturwissen­schaften. Ihre Leidenschaft für die Verknüpfung von Informatik mit medizinischer For­schung wurde durch den Kampf ihrer Cousine gegen den Brustkrebs geweckt und von vielen engagierten Lehrern sowie der unerschütterlichen Unterstützung ihrer Eltern bestärkt. „Ich war ein Kind, das nie aus der Warum-Phase heraus­gewachsen ist“, sagt sie. „Viele Eltern wären wahrschein­lich eingeschritten, als ich damals den Wecker alle drei bis vier Stunden klingeln ließ, um meine selbst geschriebenen Programme zu testen. Aber meine Eltern haben immer verstanden, wie wichtig meine Forschung für mich ist.“ Dank dieser Unterstützung geben Wengers Errungenschaften heute vielen Krebs­patienten weltweit neue Hoffnung und helfen anderen Forschern bei der Bekämpfung dieser Krankheit. ◆

http://www.cloud4cancer.appspot.com

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von Lisa Rivard

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