Für seine mathematische Modellierung von Tumoren erhält Dr. Simon Syga den MTZ®-Award for Systems Medicine 2024

„Ein Tumor ist ein komplexes Ökosystem aus verschiedenartigen Zellen, die miteinander interagieren und im Laufe der Zeit neue Eigenschaften wie Therapieresistenz erwerben. Ein tieferes Verständnis dieses Systems birgt das Potenzial für verbesserte Krebstherapien“, umreißt Dr. Simon Syga, Mitarbeiter am Center für Interdisciplinary Digital Science (CIDS) der TU Dresden die Motivation seiner Forschung. 

Seit 2018 forscht Simon Syga am Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH), ein Bereich des CIDS, in der Abteilung Innovative Methoden des Computing (IMC). Für seine Dissertation über die Auswirkungen der genetischen und phänotypischen Heterogenität auf die Evolution von Tumoren wurde der Mathematiker im Mai 2024 auf der Conference on Systems Biology of Mammalian Cells (SBMC) in Leipzig mit dem renommierten MTZ®-Award for Systems Medicine ausgezeichnet.  

Die Bundesministerin für Bildung und Forschung Bettina Stark-Watzinger betont als Schirmherrin des MTZ®-Awards die Relevanz von Forschungsarbeiten wie der von Simon Syga:  

„So viele Wechselwirkungen gilt es noch zu erforschen: von komplexen Einflüssen auf Krankheiten, sei es etwa Genetik oder Umwelt, bis hin zu maßgeschneiderten Ansätzen für Diagnostik, Prävention und Therapie. Denken wir nur an Krebs, Diabetes oder Herzinfarkt. Große Mengen an Daten dafür auszuwerten und Ergebnisse zu kombinieren, hilft dabei. Das macht die Systemmedizin als vergleichsweise junge Disziplin zu einer großen Chance auf gesundes Leben bis ins hohe Alter.“ 

Ansatz der Arbeit – Beitrag für die Krebsforschung 

© Simon Syga/DALL-E 3 via ChatGPT

Simon Syga hat in seiner Dissertation eine neue mathematische Methode entwickelt, um die Entwicklung von Tumoren besser zu verstehen. Tumore bestehen aus verschiedenartigen Zellen, die sich genetisch und in ihrem Verhalten (phänotypisch) unterscheiden. Dies hat Einfluss auf ihr Wachstum und ihre Reaktion auf Therapien. Im Fachjargon spricht man daher von Tumorheterogenität. Syga hat ein neues mathematisches Modell entwickelt, das die individuellen Eigenschaften der Zellen berücksichtigt und realistisch simuliert. Mit diesem Modell konnte Syga zeigen, dass sich Tumore in unterschiedlichen Umgebungen verschiedenartig entwickeln und wie diese Entwicklung das Wachstum und die Ausbreitung des Tumors beeinflusst. Diese Erkenntnisse könnten helfen, neue Ansätze für die Krebstherapie zu entwickeln. 

„Es ist äußerst schwierig, diese mikroskopisch kleinen Prozesse, die für die Entwicklung von Tumoren entscheidend sind, über lange Zeiträume hinweg zu beobachten. Mathematische Modelle, wie das von mir entwickelte, ermöglichen es, biologische Hypothesen zu überprüfen, relevante Szenarien zu simulieren und daraufhin Krebsbehandlungen zu optimieren“, erläutert Syga. 

Basierend auf seiner Dissertation untersucht Dr. Syga in einer aktuellen Publikation [Link bioRxiv, s. unten] (unter Begutachtung) gemeinsam mit seinen Ko-Autoren das Zusammenspiel irreversibler genetischer und reversibler nicht-genetischer Tumorzellveränderungen. Dieses Zusammenspiel führt zu Mustern von Tumorheterogenität, die genutzt werden könnten, um die Erfolgsaussichten von Krebstherapien besser abzuschätzen.  

Modellierung biologischer Systeme am ZIH 

Seit Jahren widmet sich die ZIH-Abteilung IMC der Modellierung dynamischer biologischer Prozesse in Zellen, Geweben und Organen in zahlreichen internationalen Kooperationen und Projekten. Eingebettet in dieses internationale Netzwerk ist insbesondere die enge Zusammenarbeit mit Prof. Peter Friedl und seiner international führenden niederländischen Tumor-Forschungsgruppe an der Universität Nijmegen. Die Kooperation konnte nach der Promotion von Dr. Simon Syga im Rahmen eines durch den European Research Council geförderten Projektes (ERC Advanced Grant subLETHAL) zur Entwicklung neuartiger Krebsbehandlungen fortgesetzt werden.  

Über den MTZ®-Award for Systems Medicine des BMBF 

In enger Zusammenarbeit mit dem Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und dem Projektträger Jülich zeichnet der Nationale Nachwuchs-Förderpreis der MTZ-Stiftung alle zwei Jahre herausragende Dissertationen auf dem Gebiet der systemorientierten Gesundheitsforschung aus. Der MTZ®-Award for Systems Medicine 2024 unterstützt damit junge Nachwuchswissenschaftler:innen des MINT-Bereichs und fördert das interdisziplinäre Arbeiten zwischen biomedizinischer Forschung und Computermodellierung.  

„Die Systembiologie als die wesentliche Grundlagenforschung für eine (System) Medizin, die KI gestützt in der klinischen Anwendung eine individuell abgestimmte Krankheitsbekämpfung erlaubt", wird das Anliegen auf der Webseite der MTT-Stiftung zusammengefasst. 

Nachdem bereits von 2008 bis 2020 exzellente Dissertationen mit dem MTZ Award for Medical Systems Biology ausgezeichnet wurden, wird der MTZ®-Award for Systems Medicine unter seinem neuen Namen 2024 nun zum zweiten Mal verliehen. 

Weitere Informationen: https://www.mtzstiftung.de/mtz-awards/mtz-award-for-systems-medicine/ 

Links

• https://tu-dresden.de/zih/forschung/projekte/sublethal 
• Link zur Dissertation: https://tud.qucosa.de/api/qucosa%3A89825/attachment/ATT-0/ 
• Link zu aktueller Arbeit (under review): https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.18.585460
• Link zum ZIH-Forschungsschwerpunkt: https://tu-dresden.de/zih/forschung/life_sciences 

Kontakt 

Dr. Simon Syga 
Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH) 
Tel.: 0351 463-38779