Multi-omics integrative analyses for decision support systems in personalized cancer treatment

Abstract

Cancer is a heterogeneous class of diseases caused by the complex interplay of (epi-)genetic aberrations and is difficult to treat due to its heterogeneity. In this thesis, we present a tool suite of novel methods and computational tools for the genetic and molecular characterization of tumors to support decision making in personalized cancer treatments. The first tool included in this tool suite is GeneTrail2, a web service for the statistical analysis of molecular signatures. While GeneTrail2 focuses on the evaluation of aberrant biological pathways and signal cascades, RegulatorTrail identifies those transcriptional regulators that appear to have a high impact on these pathogenic processes. With DrugTargetInspector (DTI), we focus specifically on personalized medicine and translational research. DTI offers comprehensive functions for the evaluation of target molecules, the associated signaling cascades, and the corresponding drugs. Finally, we present ClinOmicsTrailbc, an analysis tool for stratification of breast cancer treatments. ClinOmicsTrailbc supports clinicians with a comprehensive evaluation of on- and off-label drugs as well as immune therapies.

Krebs ist eine heterogene Klasse von Erkrankungen, die durch ein komplexes Zusammenspiel von (epi-)genetischen Aberrationen verursacht wird und sich aufgrund ihrer Heterogenität nur schwer behandeln lässt. In dieser Arbeit präsentieren wir eine Reihe neuer Methoden und Berechnungswerkzeuge für die genetische und molekulare Charakterisierung von Tumoren zur Entscheidungsunterstützung bei personalisierten Krebsbehandlungen. Diese Berechnungswerkzeuge beinhalten unter anderem GeneTrail2, einen Webservice für die statistische Analyse molekularer Signaturen. Während GeneTrail2 sich auf die Bewertung von aberranten biologischen Pfaden und Signalkaskaden konzentriert, identifiziert RegulatorTrail jene Transkriptionsregulatoren, die einen hohen Einfluss auf diese pathogenen Prozesse zu haben scheinen. Mit DrugTargetInspector (DTI) fokussieren wir uns speziell auf die personalisierte Medizin und die translationale Forschung. DTI bietet umfangreiche Funktionen für die Bewertung von Zielmolekülen, den dazugehörigen Signalkaskaden und entsprechenden Medikamenten. Schließlich präsentieren wir ClinOmicsTrailbc, ein Analysetool zur Stratifizierung von Brustkrebsbehandlungen. ClinOmicsTrailbc unterstützt Kliniker durch eine umfassende Bewertung von On- und Off-Label-Medikamenten und Immuntherapien.