Forschungscloud für Genomdaten

Dortmund/Berlin. Die Bundesregierung hat sich dem effizienten und effektiven Kampf gegen onkologische Erkrankungen verschrieben. Das findet nicht nur seinen Niederschlag in der Anfang des Jahres ausgerufenen „Nationalen Dekade gegen den Krebs“. Das Bundeskabinett hat auch im jüngst verabschiedeten Fortschrittsbericht zur Hightech-Strategie 2025 bekräftigt, dem Krebs gerade auch mit Hilfe der Künstlichen Intelligenz (KI) zu Leibe rücken zu wollen. Um diese Potenziale zu heben, werde aktuell im Rahmen der Initiative „Computational Life Sciences“ die Entwicklung innovativer KI-Methoden zur Auswertung biomedizinischer Daten gefördert.

Ebenjene biomedizinische Forschung hat sich inzwischen zu einer datenintensiven Wissenschaft entwickelt: Die Genomsequenzierung generiert in wenigen Tagen Projektdaten im Terabyte-Bereich – Daten, die der Wissenschaft viel Potenzial versprechen, würden sie in einer sicheren, aber offen zugänglichen, europäischen Cloud gespeichert. Beim diesjährigen Digital-Gipfel der Bundesregierung in Dortmund stellte nun Bundeswirtschaftsminister Peter Altmaier (CDU) mit „GAIA-X“ das konkrete Projekt zur Realisierung einer solchen Cloud vor.

„Wir verstehen das ‚Projekt GAIA-X‘ als Wiege eines offenen digitalen Ökosystems, in dem Daten sicher und vertrauensvoll verfügbar gemacht, zusammengeführt und geteilt werden können. Unser Ziel ist es, gemeinsam mit weiteren europäischen Ländern für Europa, seine Staaten, seine Unternehmen und seine Bürgerinnen und Bürger die nächste Generation einer vernetzten Dateninfrastruktur zu schaffen, die den höchsten Ansprüchen an digitale Souveränität genügt und Innovationen fördert“, heißt es bedeutungsschwanger in der gemeinsamen Projektbroschüre der Bundesministerien für Wirtschaft (BMWi) und Forschung (BMBF).

DSGVO-konformer Zugang

Die biomedizinische Forschung sei, wie die Ministerien betonen, auf eine technische Infrastruktur angewiesen, die sowohl das sichere Speichern großer Datenmengen ermöglicht, als auch eine leistungsfähige Rechnerarchitektur für die aufwendige Analyse von Daten im Petabyte-Bereich zur Verfügung stellt. Dabei solle das Rad nicht neu erfunden werden.

Denn: Um die Entstehung von Krebs in Zukunft besser vorhersagen und die Entwicklung neuer Behandlungsmethoden datenbasiert unterstützen zu können, bauen das Deutsche Krebsforschungsinstitut in Heidelberg und das Berlin Institute of Health/Charité derzeit bereits eine Cloud-Plattform zur Speicherung und Analyse von Genomdaten auf.

Diese Forschungsplattform greife dabei auf die vom BMBF geförderte Cloud der deutschen nationalen Bioinformatikinitiative (de.NBI) zurück. Die de.NBI-Cloud biete eine föderierte und akademische Infrastruktur für deutsche Lebenswissenschaftler. „Eine Herausforderung wird darin bestehen, die Plattform an weitere Forschungs- bzw. Gesundheitsdomänen über Cloud- und Edge-Technologien anzubinden und das Projekt in internationale Vorhaben zu integrieren“, heißt es in der Projektbeschreibung.

Hier soll GAIA-X helfen. Denn die europäische Cloud ermögliche einen sicheren und mit der EU-Datenschutzgrundverordnung (DSGVO) konformen Zugang zu Daten verschiedener Akteure im Gesundheitswesen durch zentralisierte Überprüfungen der entsprechenden GAIA-X-Knoten.

Die Möglichkeit zur Integration von Anbietern leistungsstarker (Infrastruktur-)Komponenten und performanter Berechnungs- und Analysefunktionen in das GAIA-X-Netzwerk sowie deren Erreichbarkeit für verschiedene Anwender versprechen Zeit-, Kosten- und Effizienzvorteile durch die Nutzung von Skalierungseffekten. Die Offenheit und die sich daraus ergebende Flexibilität ermöglichten die Anbindung existierender (Daten-)Plattformen an weitere Forschungs- und Gesundheitsdomänen und internationale Initiativen. So sei zum Beispiel auch ein einfacherer Zugang zur und eine stärkere Nutzung der de.NBI-Cloud möglich – etwa auch im Zusammenhang mit künftigen Förderprojekten, die auf der GAIA-X-Architektur aufsetzen.

Personalisierte Medizin im Blick

„Durch die Möglichkeit zur Integration von Daten über einzelne Domänen hinweg (z. B. Bilddaten, klinische Informationen) bietet das GAIA-X-Netzwerk das Potenzial zur Realisierung von komplexeren integrativen Analysen innerhalb der personalisierten Medizin zum Wohle der Patientinnen und Patienten“, heißt es ergänzend.

Abseits der Krebsforschung soll GAIA-X der Wissenschaft auch dazu dienen, anonymisierte Echtdaten von Patienten zu Forschungszwecken zu nutzen – in Form einer Datenspende. Für das Gesundheitswesen werden im Zuge des GAIA-X-Projektes die Telematikinfrastruktur und die darauf aufsetzende elektronische Patientenakte als die zentralen Treiber angesehen. Das Projekt soll im Dienste der Interoperabilität die Basis schaffen für die Entwicklung und Nutzung standardisierter Schnittstellen und einer geeigneten Semantik, um Daten möglichst vieler Akteure gezielt verknüpfen und auswerten zu können.