Institut für Biometrie und Registerforschung
Das Institut für Biometrie und Registerforschung entwickelt methodische und statistische Ansätze und wendet diese an auf medizinische Daten um Ursachen, Prävention und Behandlung von Krankheiten zu verstehen. Die Forschung des Instituts konzentriert sich auf 4 Themen:
- De-Eskalation medizinischer Versorgung: Wir untersuchen die sichere Reduktion von Nebenwirkungen und Komplikationen sowie die Steigerung der Lebensqualität durch weniger und weniger intensive Therapie und Diagnostik in der Onkologie, Kardiologie, Neurologie, Psychiatrie, Palliativmedizin, und Altenpflege.
- Gesundes Altern: Wir erforschen Ursachen und Lösungen für Gesundheitsprobleme im Alter wie Schwerhörigkeit, Demenz, Schlaganfall, und Herzkrankheiten.
- Strahlenforschung: Wir quantifizieren die Risiken durch Exposition mit ionisierender Strahlung im Rahmen von CT-Diagnostik und Radiotherapie.
- Registerforschung: Wir befassen uns mit Wegen, aus Registerdaten robuste klinische Evidenz zu generieren, und nutzen dazu Daten aus der Onkologie, der Ultraschalldiagnostik und der Schwerhörigkeit.
Mitarbeiter des Instituts haben Expertise in Design und Auswertung von klinischen Beobachtungsstudien sowie randomisierten kontrollierten Trials (RCTs). Sie entwickeln, erweitern und benutzen innerhalb der 4 Themengebiete statistische Methoden aus den folgenden Bereichen:
- Design und Analyse randomisierter kontrollierter Studien
- Analyse von Beobachtungsdaten / Korrektur von Confounding
- Analyse räumlicher Daten
- Risikoprädiktion
- Modellierung von Strahlenrisiken
Im August 2024 veröffentlichte die Radiation Research Society eine Platinausgabe ihrer 1954 gegründeten Zeitschrift Radiation Research. Die Ausgabe enthält einen 55-seitigen historischen Überblick über die wichtigsten epidemiologischen Studien zur ionisierenden Strahlung. Unter den 816 zitierten Studien sind 10 mit Beteiligung des Instituts für Biostatistik und Registerforschung der Medizinischen Hochschule Brandenburg Neuruppin, das seit 2019 von Prof. Dr. Michael Hauptmann geleitet wird.
Das Institut sucht zum nächstmöglichen Zeitpunkt eine Wissenschaftler*in (m/w/d) mit Berufserfahrung für eine Anstellung als Biostatistiker*in befristet auf drei Jahre (mit der Option auf Verlängerung) in Vollzeit oder Teilzeit. Weitere Informationen finden Sie hier.
Randomisierte klinische Studien zur Behandlung von Brustkrebs
Die Behandlung von Brustkrebs ist eine Erfolgsgeschichte. Dennoch ist es wichtig, neue Therapien zu entwickeln und zu testen. Ein wichtiger Punkt ist dabei die mögliche De-eskalation von chemotherapeutischer Behandlung und der Einsatz von Biomarkern zur personalisierten Therapiewahl. Auf diesem Gebiet begleitet das Institut Design und statistische Analysen der Studien der Westdeutschen Studiengruppe (WSG) . Die WSG ist eine nationale Forschungseinrichtung mit den Schwerpunkten Design, Organisation und Durchführung von klinischen Studien für Brustkrebspatientinnen. Ziel der Studien ist es, Therapien zu entwickeln, bei denen die Heilungschancen und die Verträglichkeit gegenüber der derzeitigen Standardtherapie verbessert werden. Aktuell befinden sich mehrere Tausend Patientinnen in Studien, die von der WSG konzipiert und geleitet werden.
Klinische Forschung zu Covid-19
Nach dem Beginn der Pandemie hat das Institut zusammen mit Ärzten und Wissenschaftlern des Helios-Konzerns ein Register aller hospitalisierten Covid-19 Patienten in einem der 86 Helios-Krankenhäuser etabliert und führt dies bis heute fort. Die Krankenhäuser der Helios-Gruppe sind über ganz Deutschland verteilt und umfassen kleine Häuser bis hin zur Universitätsklinik. Damit bildet das Register die Situation in der deutschen Bevölkerung versorgungsnah ab. Die klinischen Verläufe der etwa 2000 registrierten Patienten (Stand: Juni 2020) zeigen unter anderem eine ähnlich hohe Mortalität wie in benachbarten Ländern mit deutlich mehr infizierten Personen als in Deutschland. Details wurden bereits in der Zeitschrift Clinical Microbiology and Infection publiziert.
Statistische Methoden für die Bewertung später Nebenwirkungen von Radiotherapie
Weil die Zahl der Patienten, die eine Krebsdiagnose langfristig überlebt haben, stark steigt, ist es wichtig, die Spätfolgen der Krebstherapie zu verstehen, im Besonderen zweite Tumore durch die Exposition gesunden Gewebes während der Radiotherapie. Ein genaue Schätzung dieses Risikos ist essentiell für das Einbeziehen von Risikoprädiktionen in den medizinischen Entscheidungsprozess bei Diagnose und nach der Behandlung. In epidemiologischen Studien zum Risiko für einen zweiten strahleninduzierten Tumor durch momentan die räumliche Verteilung der Strahlenexposition während der Radiotherapie nicht einbezogen, obwohl man Davon effizientere und weniger verzerrte Schätzungen der Dosis-Wirkungs-Beziehung und bessere Risikoprädiktionen für die klinische Anwendung erwartet. In diesem durch die Dutch Cancer Society geförderten Projekt entwickeln und beschreiben Doktorand Sander Roberti und Dr. Viet Nguyen statistische Methoden zur Schätzung des Risikos für einen Zweittumor aufgrund der Dosisverteilung im Zielorgan. Die Methoden wurden hinsichtlich Effizienz und Bias miteinander verglichen. Risikoprädiktionen wurden von diesen Methoden abgeleitet. Dazu werden Daten der BRIGHT-Studie benutzt, die das Brustkrebsrisiko nach einem Hodgkin-Lymphom anhand der dreidimensionalen Verteilung der Strahlendosis in der Brust dieser Patienten untersucht. Diese Dosisverteilung wurde retrospektiv geschätzt (Russell et al. 2017). Ähnliche dreidimensionale Dosisverteilungen werden ebenfalls genutzt innerhalb der DCOG LATER Studie von Meningeomen bei Überlebenden von Kinderkrebs (Kok et al. 2019). Innerhlab dieses Projekts arbeiten wir zusammen mit Dr. Nicola Russell und Professor Floor van Leeuwen vom Netherlands Cancer Institute in Amsterdam (Niederlande), Dr. Cécile Ronckers und Professor Leontien Kremer vom DCOG LATER Konsortium des Princess Maxima Center for Pediatric Oncology in Utrecht (Niederlande), Dr. Ruth Pfeiffer vom U.S. National Cancer Institute in Bethesda (USA) und anderen internationalen Partnern.
Design und statistische Analyse klinischer Studien zur Evaluation von Markern für die personalisierte Medizin
Um die Krebsbehandlung zu verbessern werden dringend Biomarker gebraucht, die angeben, welcher Patient von welcher Behandlung profitiert – die Personalisierung der Behandlung. In der Onkologie wurden momentan nur wenige solcher Marker eingesetzt, möglicherweise weil vielversprechende Marker-Kandidaten den strengen Prozess der klinischen Entwicklung nicht überstehen. Am Beginn dieser Entwicklung stehen oft kleine nicht-randomisierte Studien. Bei undeutlichen Ergebnissen werden grössere randomisierte Studien zur Bestätigung, die für eine klinische Nutzung notwendig ist, dann nicht durchgeführt. In einem, durch die Dutch Cancer Society unterstützten, Projekt beschreiben und entwickeln ein Doktorand und Dr. Viet Nguyen statistische Designs und Methoden zur Evaluation prädiktiver Marker in nicht-randomisierten Studien oder randomisierten Studien mit archivierten Gewebeproben. Bei den Designs handelt es sich um sogenannte “case-only” und hybride Ansätze innerhalb additiver und multiplikativer Modelle. Wir untersuchen den nötigen Stichprobenumfang und die erreichte statistische Power sowie andere Eigenschaften mittels generierter Daten sowie in der Anwendung mit Daten über Marker, die ein DNA-Reparatur-Defizit messen, und Chemotherapie gegen Brustkrebs. Mehrere Studien, zum Beispiel Vollebergh et al (2011), Schouten et al (2015) und Puppe et al (2019), suggerieren, dass ein Marker für die Reparaturkapazität von DNA-Doppelstrangbrüchen (“BRCA-like”) Frauen identifizieren kann, die deutlich von Chemotherapie mit hoher Dosis profitieren, sodass die starken Nebenwirkungen akzeptabel sind. In anderen laufenden Studien prüfen wir, ob der Marker auch Gruppen von Frauen identifizieren kann, die besonders stark auf andere Chemotherapeutika ansprechen, zum Beispiel der deutsche RCT ADAPT-TN und der Finnische FinXX RCT. Innerhalb dieses Projekts arbeiten wir zusammen mit Professor Sabine Linn vom Netherlands Cancer Institute in Amsterdam (Niederlande), Professor Rita Schmutzler von der Universität Köln, Professor Heikki Joensuu von der Universität Helsinki (Finnland) und anderen internationalen Partnern.
Krebsrisiko nach medizinischer Strahlenexposition
Diagnostische und therapeutische Verfahren sind die Hauptquelle für die Exposition der Bevölkerung mit ionisierender Strahlung, und diese werden in der Zukunft stark zunehmen. Diagnostische Computertomographie-Scans (CT) haben in der westlichen Welt in den letzten 20-30 Jahren enorm zugenommen. Auch bei Kindern wird dieser Trend beobachtet, zum Beispiel in den Niederlanden (Meulepas et al 2017). Gleichzeitig bedeutet ein CT oft eine relativ hohe Strahlenexposition des Patienten verglichen mit einer Röntgenaufnahme. Über das Krebsrisiko nach solchen Expositionen besteht Unsicherheit. Mit Unterstützung der Europäischen Kommission und Worldwide Cancer Research untersuchen wir das Krebsrisiko nach Strahlenexposition durch CT-Scans in einer grossen retrospektiven Kohorte von niederländischen Kindern (Meulepas et al 2014). Wir fanden eine Dosis-Wirkungs-Beziehung für Gehirntumore (Meulepas et al 2019). Für die “Epidemiological study to quantify risks for pediatric computerized tomography and to optimize doses” (EPI-CT), finanziert durch die Europäische Kommission, werden unsere niederländischen Daten kombiniert mit ähnlichen Daten aus 8 weiteren Europäischen Ländern. Details des Designs der kombinierten Kohorte mit etwa einer Million Kindern wurden vor Kurzem publiziert (Bernier et al 2019).
Wir nehmen Teil an der Studie „Implications of medical low dose radiation exposure“ (MEDIRAD), finanziert durch die Europäische Kommission. Innerhalb dieses Konsortiums werden verschieden Studien zu gesundheitlichen Folgen medizinischer Strahlenexposition durchgeführt. Wir aktualisieren die im Rahmen EPI-CT Studie zusammengestellte Kohorte, um die Anzahl der Krebsfälle und damit die statistische Aussagekraft zu erhöhen.
Indirekte Korrektur für nicht gemessene Confounder in verschiedenen Studiendesigns
Die Stärke der aus Beobachtungsstudien abgeleiteten Evidenz wird seit vielen Jahren diskutiert (Vandenbroucke 2004, Vandenbroucke 2011 ). Die Diskussion dauert bis heute an: Veröffentlichungen wie etwa die der Agency for Healthcare Research and Quality über Beurteilung und Bias-Korrektur bei Beobachtungsstudien sowie der European Medicines Agency (EMA) über die Nutzung von Patientenregistern für die Arzneimittelzulassung werden unterschiedlich bewertet. Ein Beispiel dafür sind die Stellungnahmen des Instituts für Qualität und Wirtschaftlichkeit im Gesundheitswesen (IQWiG). Andererseits hat Cochrane Schätzungen aus Beobachtungs- und randomisierten Studien verglichen und nur geringe Unterschiede gefunden. In der Folge gewinnt die quantitative Fehleranalyse von Beobachtungsstudien an Bedeutung. Die Anwendung entsprechender statistischer Methoden wird gefördert durch Lehrbücher wie Lash et al 2009 und Fachartikel von Ding und VanderWeele 2016 oder VanderWeele und Ding 2017.
Bei nicht-randomisierten Studien mit medizinischen Interventionen als mögliche Ursache für Erkrankungen sind Indikationsbias eine besondere Herausforderung. Da Details der Indikationsstellung oft nicht erhoben werden können und randomisierte Studien oft nicht möglich sind, gewinnt die Beurteilung und Korrektur von Indikationsbias an Bedeutung.
Wir haben Methoden erweitert für die Korrektur von nicht gemessenen Confoundern, zum Beispiel Indikation, in Kohorten und Fall-Kontroll-Studien zur Assoziation zwischen medizinischer Strahlenexposition und Krebsrisiko (Lubin et al 2018, Meulepas et al 2016 und Meulepas et al 2017 ). Wir erweitern diese Methoden auf andere Studiendesigns.
Strahlenschutzkommission (SSK) des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit und Internationale Strahlenschutzkommission (ICRP)
Als Mitglied der Strahlenschutzkommission (SSK) des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit sowie der International Commission on Radiological Protection (ICRP) ist Michael Hauptmann involviert in Beratungen zu aktuellen Strahlenschutzthemen. Beispielsweise ist er beteiligt an einer Studie über Faktoren, die die individuelle Reaktion des menschlichen Organismus auf ionisierende Strahlen regulieren. Viele solcher Faktoren sind bereits bekannt (Rajaraman et al 2018) und umfassen Dosis, Dosisrate, bestrahltes Gewebevolumen, Strahlenart, Alter, Geschlecht, Lebensstil (z. B. Rauchen, Ernährung, und möglicherweise Body Mass Index), Umweltfaktoren, Genetik und Epigenetik, stochastische Verteilung zellulärer Ereignisse und andere Erkrankungen wie Diabetes oder Virusinfektionen. Genetische Faktoren werden als wichtige Faktoren zur individuellen Reaktion gesehen. Diese Studie fasst die aktuelle Evidenz zusammen über Faktoren, die das Ausmaß akuter Nebenwirkungen sowie späten Gewebereaktionen nach Strahlenexposition beeinflussen.
Jóźwiak K, Nguyen VH, Sollfrank L, Linn SC, Hauptmann M. Cox proportional hazards regression in small studies of predictive biomarkers. Sci Rep. In press.
Caramenti L, Breckow J, Hildebrandt G, Drexler H, Volkmer B, Hauptmann M. Ionizing radiation and skin cancer – a review of current evidence. J Radiol Prot. In press.
Mantke R, Schneider C, von Ruesten A, Hauptmann M. Patients with stage IV colorectal carcinoma selected for palliative primary tumor resection and systemic therapy survive longer compared with systemic therapy alone. Int J Surg. In press.
Little MP, Bazyka D, Berrington de Gonzalez A, Brenner AV, Chumak VV, Cullings H, Daniels RD, French B, Grant E, Hamada N, Hauptmann M, Kendall GM, Laurier D, Lee C, Lee WJ, Linet MS, Mabuchi K, Morton LM, Muirhead CR, Preston DL, Rajaraman P, Richardson DB, Sakata R, Samet JM, Simon SL, Sugiyama H, Wakeford R, Zablotska LB. A historical survey of epidemiological studies of ionizing radiation exposure. Rad Res. In press.
Völker MP, Sirignano L, Dukal H, Schwesinger A, Findeisen P, Schummer F, Hummel N, Bresele J, Schneider M, Behr J, Stamm T, Zolk O, Pietzner A, Hauptmann M, Grashoff T, Hartlep M, Decker M, Müller A, Gerlach F, Vonau W, Witt SH, Granger DA, Parkin GM, Thomas EA, Gilles M, Rietschel M, Buspavanich P. Lithium treatment for affective disorders: exploring the potential of salivary therapeutic monitoring. Neuroscience Applied. In press.
Duinkerken CW, Chiodo S, Hueniken K, Hauptmann M, Jóźwiak K, Cheng D, Hope A, Liu G, Zuur CL. The role of genetic variants in predicting cisplatin-induced hearing loss in head and neck cancer patients. Cancer Med. In press.
de Boo LW, Jóźwiak K, ter Hoeve ND, van Diest PJ, Opdam M, Wang Y, Schmidt MK, de Jong V, Kleiterp S, Cornelissen S, Baars D, Koornstra RHT, Kerver ED, van Dalen T, Bins AD, Beeker A, van den Heiligenberg SM, de Jong PC, Bakker SD, Rietbroek RC, Konings IR, Blankenburgh R, Bijlsma RM, Imholz ALT, Stathonikos N, Vreuls W, Sanders J, Rosenberg EH, Koop EA, Varga Z, van Deurzen CHM, Mooyaart AL, C´ordoba A, Groen E, Bart J, Willems SM, Zolota V, Wesseling J, Sapino A, Chmielik E, Ryska A, Broeks A, Voogd AC, van der Wall E, Siesling S, Salgado R, Dackus GMHE, Hauptmann M, Kok M, Linn SC. Prognostic value of histopathologic traits independent of stromal tumor-infiltrating lymphocyte levels in chemotherapy-naïve patients with triple-negative breast cancer. ESMO Open. In press
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Streefkerk N, Teepen JC, Feijen EAM, Jóźwiak K, van der Pal HJH, Ronckers CM, De Vries ACH, Van der Heiden-van Der Loo M, Hollema N, van den Berg M, Loonen J, Grootenhuis MA, Bresters D, Versluys AB, van Dulmen-den Broeder E, van den Heuvel-Eibrink MM, van Leeuwen FE, Neggers SJCMM, Van Santen HM, Hawkins M, Hauptmann M, Yoneoka D, Korevaar JC, Tissing WJE, Kremer LCM; DCCSS LATER Study Group. The cumulative burden of self-reported, clinically relevant outcomes in long-term childhood cancer survivors and implications for survivorship care: A DCCSS LATER study. Cancer. In press.
Wang Y, Dackus GMHE, Rosenberg EH, Cornelissen S, De Boo LW, Broeks A, Brugman W, Chan TW, Van Diest PJ, Hauptmann M, Ter Hoeve ND, Isaeva OI, De Jong VM, Jóźwiak K, Kluin RJ, Kok M, Koop E, Nederlof PM, Opdam M, Salgado RF, Schouten PC, Siesling S, Van Steenis C, Voogd AC, Vreuls W, Linn SC, Schmidt MK. Long-term outcomes of young, chemotherapy-naive triple-negative breast cancer patients according to BRCA1 status. BMC Med 2024; 22(1): 9.
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Bosch de Basea Gomez M, Thierry-Chef I, Harbron R, Hauptmann M, Byrnes G, Bernier MO, Le Cornet L, Dabin J, Ferro G, Istad TS, Jahnen A, Lee C, Maccia C, Malchair F, Olerud H, Simon SL, Figuerola J, Peiro A, Engels H, Johansen C, Blettner M, Kaijser M, Kjaerheim K, Berrington de Gonzalez Amy, Journy N, Meulepas JM, Moissonnier M, Nordenskjold A, Pokora R, Ronckers CM, Schüz J, Kesminiene A, Cardis E. Risk of haematological malignancies from paediatric CT radiation exposure. Nat Med 2023; 29: 3111–3119.
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