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Universität Basel

SPHN & PHRT Projekte in Basel

Das Swiss Personalized Health Network (SPHN) ist eine nationale Initiative, um die Entwicklung in der personalisierten Medizin und personalisierten Gesundheit in der Schweiz zu fördern. 2017 wurden Drittmittel für zwei Arten von Projekten vergeben.

“Driver” Projekte demonstrieren den Wert der Personalized Health Forschung und lenken die Entwicklung von angemessenen Forschungs-Infrastrukturen sowie von Mechanismen zur landesweiten Daten-Interoperabilität, in dem sie die Infrastruktur in einem spezifischen biomedizinischem Forschungsgebiet “testfahren”.

“Infrastructure development” Projekte entwickeln und testen Technologien, Methoden und Infrastrukturen welche kritische Flaschenhälse für Personalized Health Forschung bilden oder sie erkunden Lösungswege, die das Potential für eine bedeutende Verschnellerung oder Verbesserung der Personalized Health Prozesse haben.

Das ETH-Domäne Programm "Strategic Focus Area in Personalized Health and Related Technologies (PHRT) hat zum Ziel, eine weltweit führende Position in der derzeitigen Life Science Revolution zu etablieren und aufrecht zu erhalten. Der PHRT Call for Proposals 2017 war mit dem Call von SPHN koordiniert.

PHRT Projekte am Departement für Biosysteme der ETH Zürich (D-BSSE)

 

Folgende SPHN/PHRT Projekte werden durch Forschende der Universität Basel des Universitätsspitals und des Universitäts Kinderspitals koordiniert oder unterstützt:


Driver Projekte

Personalized Swiss Sepsis Study (PSSS)

Detection and modelling of sepsis using machine learning to analyse continuous ICU monitoring, laboratory, microbiology, and -omics data for personalized sepsis management.

Principal Investigator: PD Dr. Adrian Egli, Universitätsspital Basel (SPHN) und Prof. Karsten Borgwardt, ETHZ D-BSSE (PHRT)

Mitwirkende Basel: Prof. M. Siegemund (USB), Prof. K. Borgwardt (ETHZ D-BSSE), Prof. S. Marsch (USB), Prof. M. Battegay (USB), Prof. C. Dehio (Universität Basel)

Mitwirkende Zürich: Prof. R. Schüpbach (USZ), Prof. A. Zinkernagel (USZ), Dr. N. Zamboni (ETHZ), Prof. P. Bühlmann (ETHZ), Prof. N. Meinshausen (ETHZ), Prof. G. Rätsch (ETHZ), Prof. R. Zbinden (UZH)

Mitwirkende Lausanne: Prof. T. Calandra (CHUV), Prof. P. Eckert (CHUV), Prof. G. Greub (CHUV)

Mitwirkende Bern: Prof. S. Jakob (Universitätsspital Bern), Prof. H. Furrer (Universitätsspital Bern), Prof. S. Leib (Universität Bern)

Mitwirkende Genf: Prof. J. Pugin (HUG), Prof. L. Kaiser (HUG), Prof. J. Schrenzel (HUG)

Zusammenfassung des Projekts:
Eine Sepsis (Blutvergiftung) kann bei nicht rechtzeitiger Behandlung oder antibiotikaresistenten Erregern tödlich sein. Die frühzeige Erkennung, respektive eine Voraussage des Krankheitsverlaufs, sind heutzutage jedoch nur begrenzt möglich. Patienten mit einer schweren bakteriellen Infektion würden deshalb stark von personalisierten Diagnose- und Behandlungsstrategien profitieren.

Das PSSS Driver Projekt wird hierfür eine interoperable Infrastruktur zwischen den Intensivstationen der Schweizer Universitätsspitälern und verschiedenen Forschungsgruppen aufbauen, um komplexe Informationen über Wirt und Pathogen während des gesamten Verlaufs einer Sepsis zu sammeln. Die Integration der kontinuierlichen Monitoring Daten der Intensivstationen führt dabei zu digitalen Biomarkern. In Kombination mit den molekularen Daten zu bakteriellen Pathogenen (Metagenomics und Whole Genome Sequencing) und zum Wirt (Metabolomics, Immunphänotypisierung, Genotypisierung) werden neue Wege in der Sepsis Forschung eröffnet.  Diese sehr umfangreichen und komplexen Daten werden in den SPHN Daten Hubs zusammengeführt, um feinkörnige, multi-dimensionale Analysen mittels „Machine Learning“ zu ermöglichen. Ziel ist es, eine bakterielle Sepsis beim einzelnen Patienten früher erkennen und ihren Verlauf präziser vorhersagen zu können.


Swiss Personalized Oncology (SPO)

Principal Investigator: Prof. Mohamed Bentires-Alj (Universität Basel) und Prof. Olivier Michielin (CHUV)

Mitwirkende Basel: PD Dr. A. Wicki (USB), Prof. M. Heim (USB), Prof. V. Heinzelmann (USB), Prof. J. Passweg (USB), Dr. T. Sengstag (Universität Basel), Prof. L. Terracciano (USB), Prof. W. Weber (USB), Dr. J. Willers (USB), Prof. A. Zippelius (USB)

Mitwirkende Zürich: Dr. C. Britschgi (USZ), Prof. M. Levesque (UZH/USZ), Prof. M. Manz (USZ),  Dr. A. Siebenhüner (USZ), Prof. B. Wollscheid (ETHZ)

Mitwirkende Lausanne: Prof. G. Coukos (CHUV), Dr. M. Cuendet (CHUV), Prof. J. Fellay (CHUV), Dr. K. Homicsko (CHUV), Dr. S. Pradervand (CHUV), Prof. O. Verscheure (EPFL)

Mitwirkende Bern: Prof. A. Ochsenbein (Universitätsspital Bern), Prof. M. Rubin (Universität und Universitätsspital Bern)

Mitwirkende Genf: Prof. P.Y. Dietrich (HUG), Prof. C. Lovis (UNIGE), Prof P. Ruch (HEG/HES-SO Genève), Dr. P. Tsantoulis (HUG)

weitere mitwirkende Institutionen: Prof. R. Von Moos (SAKK)

Zusammenfassung des Projekts:
Die integrierte Analyse klinischer und molekularer Informationen von Krebspatientinnen und -patienten wird in Zukunft präzisere Diagnosen und massgeschneiderte Behandlungen ermöglichen. Das Hauptziel von SPO ist es, Schweiz-weite Interoperabilität bei den klinischen und Labor-basierten Daten von Krebspatienten zu erreichen. Um die derzeitigen Limitierungen durch fragmentierte und unstrukturierte Daten zu durchbrechen werden wir Daten von Diagnosen, Behandlungen und therapeutischem Ansprechen von Krebspatienten über die SPHN Data Warehouse Infrastrukturen und ein Web-basiertes System für die nicht-universitären Krebsspitäler harmonisieren. Zudem wollen wir die molekulare Charakterisierung von Tumorbiopsien standardisieren, um so Forschung nach prädiktiven Biomarkern zu erleichtern. Ein Schweizer Molekulares Tumor Board wird die Analyse und Diskussion von komplexen Krebspatienten-Fällen verbessern und eine wichtige Rolle bei der nationalen Harmonisierung spielen. Mittelfristig wird SPO die Forschung nach neuen und besseren Behandlungsalgorithmen für Krebspatienten vorantreiben.


The Swiss Ageing Citizen Reference (SACR)

Principal Investigator: Prof. Nicole Probst-Hensch (Swiss Tropical and Public Health Institute / Universität Basel)

Mitwirkende Basel : Dr. Bram Stieltjes (USB), Prof. A. Papassotiropoulos (Universität Basel)

Mitwirkende Lausanne : Prof. M. Bochud (CHUV, PMU), Prof. M. Preisig (CHUV), Prof. P. Vollenweider (CHUV), Prof. B. Draganski (CHUV, UniL)

Mitwirkende Genf: Prof. E. Dermitzakis (HUG)

Zusammenfassung des Projekts:
Die Swiss Ageing Citizen Reference wird existierende Daten und biologische Proben von 1000 sehr gut und longitudinal charakterisierten Bürgern der personalisierten Forschung zugänglich machen.

Daten und biologische Proben der 1000 SAPALDIA, CoLaus/PsyCoLaus und SKIPOGH Teilnehmer werden harmonisiert, verknüpft, und für Forschende abfragbar und zugänglich. Die abfragbare SACR Meta-Datenbank wird aufgebaut und angereichert mit neu erhobenen Daten zu altersbezogenen Biomarkern. Konkret werden im Rahmen des SACR Projektes von den 1000 SACR Teilnehmern die DNA Methylierung im Blut bestimmt und Hirn MRI Bilder gemacht.


Clinical Research from Multi-Modality Big Data Sources withouth Propietary Interfaces in a Multicenter Approach (CREATE PRIMA)

Principal Investigator: Prof. Jörg Leuppi (Kantonsspital Baselland / Universität Basel)

Mitwirkende Basel : PD Dr. Thomas Dieterle (Kantonsspital Baselland), PD Dr. Gregor Leibundgut (Kantonsspital Baselland), PD Dr. Anne Leuppi-Taegtmeyer (Kantonsspital Baselland / Universitätsspital Basel / Universität Basel)

Mitwirkende Aarau : Prof. Paul Hasler (Kantonsspital Aarau / Universität Basel)

Mitwirkende Bellinzona: Prof. Luca Gabutti (EOC)

Mitwirkende St. Gallen: Prof. Michael Brändle (Kantonsspital St. Gallen)


Swiss Frailty Network and Repository (SFNR)

Principal Investigator: Prof. Heike Bischoff-Ferrari, Universitätsspital Zürich

Mitwirkende Basel: Prof. R. Kressig (Felix Plattner-Spital und Universität Basel)

Mitwirkende Lausanne: Prof. C. Bula (CHUV)

Mitwirkende Bern: Prof. A. Stuck (Universitätsspital Bern)

Mitwirkende Genf: Prof. G. Gold (HUG)

Zusammenfassung des Projekts:
Die alternde Bevölkerung ist vermehrt mit gesundheitlichen Problemen und stark steigenden Gesundheitskosten konfrontiert, was individuell aber stärker von der physischen Gebrechlichkeit (engl. „frailty“) abhängt als vom blossen chronologischen Alter. Diese physische Gebrechlichkeit ist mit multiplen negativen Gesundheitsfolgen wie vermehrten Komplikationen während der Akuthospitalisation, erhöhtem Rehospitalisationsrisiko und erhöhter Mortalität verbunden.  Gebrechlichkeit ist schwierig zu messen und einheitliche Kriterien dafür fehlen, wodurch eine entsprechende Diagnose oft ausbleibt. Das Swiss Frailty Network and Repository, bestehend aus den Akutgeriatrie-Departementen der fünf Schweizer Universitäten, wird mittles standardisierten Outcomes des geriatrischen Assessments und ausgewählten Informationen aus der elektronischen Krankengeschichte einen elektronischen „Gebrechlichkeitsindex“ entwickeln, der im akut-stationären Setting das Risiko eines individuellen Patienten für gesundheitliche Komplikationen anzeigen soll. Die Sammlung dieser Daten für die Forschung zur Verbreitung und den Auswirkungen von Gebrechlichkeit wird letztendlich der personalisierten Behandlung von alten Menschen zugutekommen.


Population-wide screens of the human immune repertoire: a reverse personalised medicine approach

Principal Investigator: Prof. Adriano Aguzzi, Universitätsspital Zürich

Mitwirkende Basel: Prof. A. Papassotiropoulos (Universität Basel), Prof. D. de Quervain (Universität Basel)

Mitwirkende Zürich: C. Kruschel Weber (USZ), Dr. B. Rinn (ETHZ, SIB)

weitere mitwirkende Institutionen: Dr. I. Xenarios (Vital-IT/SIB)

Zusammenfassung des Projekts:
Als Teil des menschlichen Immunsystems erfüllen die Antikörper viele lebenswichtige Aufgaben, wie die Abwehr gegen Bakterien und Krebszellen, und spielen auch eine wichtige Rolle bei neuropsychiatrischen Erkrankungen. Dieses Driver-Projekt wird Hochdurchsatzanalysen im Blut mehrerer Tausender Patienten durchführen, um seltene Antikörper zu identifizieren, die Krankheitsmechanismen und medikamentöse Angriffspunkte aufdecken. Mit ihrer einzigartigen Kohorte repräsentiert die Transfakultäre Forschungsplattform Molekulare und Kognitive Neurowissenschaften den Basler Teil dieses Zürich-Basel Alliance Projektes. Dabei soll der komplexen Verknüpfung genetischer, immunologischer, Hirnstruktur und Hirnfunktionsdaten besondere Beachtung geschenkt werden, um die optimale Analyse der darin liegenden Information zu ermöglichen. Die Erkenntnisse der Forschungsplattform werden für die Beurteilung der Befunde in der grossen, unselektionierten Patientenkohorte des Universitätsspitals Zürich zentral sein und die Entscheidungsfindung bei der Suche nach medikamentösen Angriffspunkten erleichtern.


Identification of biomarkers and therapeutic targets in inflammatory disease immunotherapy by high-dimensional single cell analysis and cluster proteomics (PRECISE)

Principal Investigator: Prof. Manfred Claassen, ETH Zürich

Mitwirkende Basel: Prof. T. Derfuss (USB), Prof. D. Kyburz (USB)

Mitwirkende Zürich: Prof. B. Becher (UZH), Dr. T. Brodie (UZH), Prof. O. Distler (USZ), Prof. R. Aebersold (ETHZ), Prof. R. Schlappbach (FGCZ, ETHZ)

Mitwirkende Lausanne: Prof. C. Curdin (CHUV)

Mitwirkende Bern: Prof. C. Schlapbach (Universitätsspital Bern)

Zusammenfassung des Projekts:

PRECISE zielt auf die Identifizierung solcher Biomarker und Stratifikatoren ab. Hierfür, werden wir Biopsien von Patienten mit chronisch entzündlichen Erkrankungen an vier Schweizer Universitätskliniken sammeln. Diese Biopsien werden mit Hilfe von hochdimensionale Einzellzellmessungen und mit computergestützten Verfahren analysiert, um Zellsignaturen als Biomarker für Erfolg einer Immuntherapie zu identifizieren. Zusätzlich planen wir mit weiteren proteomischen und genomischen Verfahren ein detailliertes Bild der molekularen Zusammensetzung dieser krankheitsrelevanter Zelltypen zu konstruieren. Nach der Validierung in unabhängigen Patientenkohorten werden diese Informationen dann verwendet, um Patienten vor der Immuntherapie zu stratifizieren, um die therapeutische Wirkung zu maximieren und Nebenwirkungen zu minimieren sowie um neue personalisierte therapeutische Targets für zukünftige Immuntherapien bereitzustellen.


SWISSHEART Failure Network (SHFN)

Principal Investigator: Prof. Christian M. Matter, USZ (SPHN) und  Prof. Joachim M. Buhmann, ETH Zurich (PHRT)

Mitwirkende Basel: Prof. C. Müller (USB), Prof. B. Kaufmann (USB), Prof. O. Pfister (USB), Prof. S. Osswald (USB)

Mitwirkende Zurich: Prof. F. Ruschitzka (USZ), Prof. H. Alkadhi (USZ), PD Dr. M. Arrigo (USZ), Prof. F. Duru (USZ), PD Dr. R. Manka (USZ), Prof. F. Tanner (USZ), Prof. C. Templin (USZ), Prof. S. Kozerke (ETHZ), Prof. G. Rätsch (ETHZ), Prof. Ol Sorkine-Hornung (ETHZ), Prof. S. Coros (ETHZ), Prof. Ol Göksel (ETHZ)

Mitwirkende Lausanne : Prof. M. Stuber (CHUV)

Mitwirkende Bern: Prof. S. Windecker (Universitätsspital Bern), PD Dr. L. Hunziker (Universitätsspital Bern), Prof. L. Räber (Universitätsspital Bern), Prof. T. Reichlin (Universitätsspital Bern), Prof. C. Seiler (Universitätsspital Bern)

Mitwirkende Genf: Prof. F. Mach (HUG), Prof. H. Burri (HUG), Prof. C. Lovis (Universität Genf), Prof P. Meyer (HUG)

Zusammenfassung des Projekts:
Herzinsuffizienz (HI) ist ein häufiges Syndrom mit mehreren Auslösern und Risiken, die bisher wenig verstanden werden. Derzeit werden die meisten Daten nicht-standardisiert erhoben. Unser nationales Konsortium wird eine standardisierte Dateninfrastruktur für ein SwissHeart Failure Register schaffen. Automatisierte Analysen dieser Patienten sollen durch maschinelles
Lernen das Management von HI Patienten verbessern.

Die SPHN-Teilnehmer bauen eine schweizweite, standardisierte Dateninfrastruktur auf, die sich auf typische Herz-Kreislauf- Patienten konzentriert. Das SWISSHEART Failure Registry erfasst klinische, Labor-, Elektrokardiogramm- und Bildgebungsdaten von Patienten, die ein Risiko für HI (Patienten mit Herzinfarkt) haben, und Patienten, die wegen akuter HI im Spital sind.
Die PHRT-Teilnehmer werden aus diesen Patientendaten mehrdimensionale Merkmale in ML-basierte Diagnose- und Risikoeinstufungen integrieren. Ein Magnetresonanz-basierter Krankheitssimulator, auf ein digitales 4D-Herzmodell reduziert, soll mittels Herzultraschall- und Elektrokardiogrammdaten personalisiert werden.


Radiomics für eine umfassende Patienten- und Krankheitsphänotypisierung in der personalisierten Medizin (IMAGINE )

Principal Investigator: Prof. Matthias Guckenberger, USZ

Mitwirkende Basel: Dr. Bram Stieltjes (USB)

Mitwirkende Zurich: Dr. Christoph Stippich (USZ), Prof. Nicolaus Andratschke (USZ), Cornelia Kruschel-Weber (USZ), Dr. Stephanie Tanadini-Lang (USZ)

Mitwirkende Lausanne : Prof. Reto Meuli (CHUV), Prof. Olivier Michielin (CHUV)

Mitwirkende Bern: Prof. Mauricio Reyes (Universität Bern), Prof. Roland Wiest (Universitätsspital Bern)

Mitwirkende HES-SO Valais: Dr. Adrien Depeursinge

Mitwirkende Bellinzona: Dr. Giorgio Treglia (EOC)

Zusammenfassung des Projekts:
Das IMAGINE Projekt soll mathematische Bildgebungs-Biomarker (Radiomics) in die personalisierte Medizin integrieren. Trotz der Tatsache, dass die Bildgebung zur Charakterisierung der individuellen Krankheitsausdehnung der Patienten und zur Abschätzung des individuellen Verlaufs als Standard etabliert ist, wurde die Einbeziehung medizinischer Bilder in die personalisierte Medizin durch die derzeitige Praxis der Bildanalyse behindert: Die Bildanalyse ist meist ein manueller und teilweise subjektiver Prozess und somit eine vorwiegend qualitative Charakterisierung. Um das volle Potenzial medizinischer Bilder für eine personalisierte Behandlung zu nutzen, hat sich die quantitative Bildcharakterisierung (Radiomics) zu einem vielversprechenden Forschungsfeld entwickelt.

Mit diesem Projekt soll der Aufbau einer schweizweiten Infrastruktur für die bildbasierte Biomarker-Forschung und -Analyse gefördert werden. Wir werden am Beispiel des Glioblastoms die Bildgebung, Bildanalyse und bildbasierte Outcome-Modellierung standardisieren, um prognostische und prädiktiver Bildgebungs- Biomarker zu bestimmen.

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