Verständlich beschriebene Forschung

Ein Tropfen Blut genügt, um bei Patienten eine eventuelle Krebserkrankung zu diagnostizieren. Einer Arbeitsgruppe des DFG-Forschungszentrums MATHEON um Dr. Tim Conrad ist es schon vor zwei Jahren gelungen, die Auswertung der mit dem Blut gewonnen Parameter mittels einer Playstation erheblich zu verbessern und zu beschleunigen.

Hierfür und besonders für die verständliche Beschreibung dieses Phänomens in seiner Doktorarbeit hat Dr. Tim Conrad jetzt den Klaus-Tschira-Preis für verständliche Wissenschaft im Fach Mathematik bekommen.

Die Methode des „Blutigen Fingerabdrucks“ besteht darin, mit dem Laserstrahl eines Massenspektrometers die Moleküle im Blut zu beschießen, wodurch diese sich lösen und zu fliegen beginnen. Je schwerer die Moleküle sind, umso länger fliegen sie. Daraus lassen sich Tabellen erstellen, in denen die Verteilung der Moleküle nach Gewicht und Menge dargestellt ist. Bei krebserkrankten Patienten können nun bestimmte Signale, sogenannte Peaks, erkannt werden.

Aus diesen Peaks errechnet Tim Conrad Spektren, die die Unterschiede zwischen gesunden und erkrankten Patientengruppen darstellen. Berechnet man diese aber mit der herkömmlichen Methode, benötigt der Computer etwa zwei bis drei Stunden für die Untersuchung eines Datensatzes. „Ein Datensatz besteht aus etwa 1.500 Einzelspektren. Das sind etwa 5 Sekunden für ein Spektrum“, sagt Tim Conrad.

Das sei zu lange, meinte Conrad und fand in der Playstation eine Lösung. „Im Gegensatz zum normalen PC arbeitet dieser Cell Prozessor nicht mit einzelnen Zahlen, sondern mit Gruppen von Zahlen (Vektoren). Für relativ wenig Geld bekommt man damit einen Hochleistungsrechner, der sonst ein Vielfaches kosten würde“, erklärt Conrad. Dem MATHEON-Mitarbeiter gelang die Anpassung eines vorhandenen Algorithmus an die Anforderungen der Playstation. Die Spielekonsole ermöglicht nun eine extreme Senkung der Analysezeit von bisher 5 Sekunden, um ein Spektrum zu analysieren, auf nun 20 Spektren in einer Sekunde.

Angewendet auf die Untersuchung möglicher Krebspatienten bedeutet dies, dass die Ergebnisse in kürzester Zeit nach der Blutentnahme vorliegen. „Die größte Verbesserung aber liegt darin, dass die Zuverlässigkeit der Ergebnisse steigt und wir jetzt mehr und sehr viel umfangreichere Studien durchführen können“, so der Preisträger.

Der Klaus-Tschira-Preis „Klar-Text“ wird von der gleichnamigen Stiftung für Nachwuchswissenschaftler ausgeschrieben, die exzellent forschen und anschaulich schreiben. Er ist mit 5.000 Euro dotiert und wird Dr. Tim Conrad am 8. Oktober verliehen.