Digitale, durchgängige Datenkarte in der translationalen Forschung und der medizinischen Industrie

Praxisbeispiel und aktuelle Herausforderungen

• Bei der experimentellen medizinischen Forschung, zur Medikamentenzulassung und bei der Re-Evaluation von bereits zugelassenen Medikamenten, ist der Einsatz von Versuchstieren aktuell unverzichtbar. Dabei wir die Überwachung der Haltung und die mit den Experimenten verbundenen Belastungen vom Tierschutzgesetz vorgeschrieben. Die Überwachung besteht nach heutigem Stand aus einer punktuellen Visite der Tiere und einer Datenaufnahme bzw. Beobachtung. Während der aktiven Zeit (z.B. nachts bei nachtaktiven Tieren) findet aktuell keine Datenaufnahme statt. Die Visite besteht aus visuellem Beobachten und Feststellen des Zustands des Tieres sowie eine Dokumentation der festgestellten Daten. Die angefertigten Aufzeichnungen sind Grundlage für die im Tierschutzgesetz gestellten Anforderungen und für die Analyse der jeweiligen Versuchsreihe. Die meist handschriftlich erhobenen Daten verbleiben in der jeweiligen Institution als geschlossenes System.
• Durch den hohen Einfluss des Tierwohls auf Versuchsreihen und deren Ergebnisse ist eine minimal-invasive, an den natürlichen Tag-Nacht-Rhythmus des Tieres angepasste und remote verfügbare Lösung notwendig. Ein genaues und detailliertes Verständnis über die Reaktion und das Verhalten eines Versuchstiers innerhalb einer Versuchsreihe kann beispielsweise zur besseren Erkennung von Nebenwirkungen getesteter Medikamente führen. Dies kann insbesondere durch eine lückenlose, durchgehende Überwachung des Versuchstieres gewährleistet werden. Auch kann so stammspezifisches Verhalten erkannt, überwacht und besser eingeschätzt werden.
• Der Use Case beschreibt die Entwicklung eines durchgängigen Systems, insbesondere bezüglich des Teilens und Verwaltens von Tierdaten, welches Behörden, Forschungseinrichtungen und Tierschutz gleichermaßen verbindet. Er beinhaltet die Implementierung von lernfähigen Algorithmen zur automatischen und digitalen Überwachung und der Aufzeichnung von Messdaten in der Versuchstierhaltung. Die Bereiche, in denen dieses System integriert werden soll, sind in der translationalen, biomedizinischen Forschungslandschaft, in der Verhaltensforschung und bei forschenden Pharmaunternehmen angesiedelt. Die Lösung sowie damit einhergehende mögliche Alarmsysteme, werden für die Forschungslandschaft einen signifikanten Erkenntnis- und Sicherheitsgewinn bringen.
• Die aktuell verfügbaren technischen Lösungen bilden nicht das für die Umsetzung des Use Cases notwendige Grundgerüst ab. Deshalb steht zunächst die Entwicklung der notwendigen Infrastruktur im Vordergrund. Dies ist für die strukturierte und zielführende Verarbeitung der in Zukunft entstehenden Daten notwendig. Zusätzlich werden Algorithmen entwickelt und mit dem Ziel implementiert, einen interdisziplinären Austausch von Daten im Bereich der translationalen und biomedizinischen Forschung zu ermöglichen. Der Mehrwert dieses ganzheitlichen Ansatzes ist sowohl in der Unterstützung des einzelnen Nutzers als auch in der Gesamtheit der im Gesundheitswesen tätigen Unternehmen sichtbar.

Welchen Mehrwert bietet das „Projekt Gaia-X“?

• Gaia-X bietet die Möglichkeit, die Digitalisierung in Forschungseinrichtungen voranzutreiben und durchgängige digitale und medienbruchfreie Prozesse zu implementieren, da der souveräne Datenaustausch über mehrere Stakeholder hinweg auf Basis von Gaia-X ermöglicht wird. Darüber hinaus kann Gaia-X Projekte zu künstlicher Intelligenz im Medizin- und Nutztierbereich von Unternehmen und Forschungseinrichtungen zu bündeln. Gaia-X beschleunigt diese Aktivitäten durch die Ermöglichung souveränen Zugangs zu Daten und deren Verteilung.
• Es werden Advanced Smart Services basierend auf aufgenommene Rohdaten geschaffen, z.B. unterschiedlichste Experimente werden mit unterschiedlichen Mauslinien in Data Lakes gespeichert. Diese können dann zukünftig unterschiedlichen, registrierten Zielgruppen zugänglich gemacht werden. (Heute werden nur 5-10% der erhobenen Daten veröffentlicht. Die ungenutzten Daten werden heute oft analog abgelegt und nicht geteilt/genutzt.) Dadurch entsteht ein neuer Markt und Tierversuche können signifikant reduziert werden, denn bereits durchgeführte Experimente müssten nicht wiederholt werden.
• Der beschriebene Ansatz bildet einen transparenten digitalen Prozess ab. Dieser wird die Forschungs- und Entwicklungslandschaft in alle Richtungen „disruptiv“ beschleunigen und revolutionieren. Gaia-X kann interdisziplinären Austausch und die notwendige Transparenz für alle Teilnehmer bereitstellen.
• Gaia-X erfüllt die Anforderungen, um die grundlegende Infrastruktur des Use Cases bereitzustellen. Durch den Open Source Ansatz wird Transparenz in einen vorher geschlossenen Markt gebracht. Die aus der Umsetzung des Use Case resultierenden Entwicklungen werden durch den kontinuierlichen Entwicklungs- und Verbesserungsansatz allen Teilnehmenden zugutekommen.
• Gaia-X ermöglicht die Standardisierung, Modularität und Skalierbarkeit der ausgewählten Hardware. Außerdem wird die Transparenz und das Vertrauen in einem geschlossenen Markt erhöht und das Tierwohl gesteigert.

Paten

• Mirko Lampe – IIoT Guidance GmbH
• Dr. Janine Kah – IIot Projects GmbH