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Einleitung: Das Next-Generation Sequencing (NGS) hat sich zu einem Standardwerkzeug für Krebsstudien und klinische Forschung weiterentwickelt. Um die mit der Datenverarbeitung verbundenen technischen Herausforderungen bewältigen zu können, besteht ein hoher Bedarf an Systemen für die zeitnahe und technisch effiziente Prozessierung der enormen Mengen an Rohdaten sowie für die Erschließung der daraus gewonnenen Analyseergebnisse für komplexe Fragestellungen.

Methoden: An der Universität zu Köln wurde eine portable IT-Infrastruktur für die skalierbare Prozessierung und abfragbare Speicherung onkologischer NGS-Daten entwickelt. Unter einer Vielzahl von frei verfügbaren Softwarepaketen werden in der QuickNGS Cancer-Plattform geeignete Werkzeuge miteinander in einer Weise verknüpft, welche vielfältige klinisch relevante Aspekte berücksichtigt. Zu diesen gehören etwa krebsspezifische Herausforderungen wie die Stromakontamination, Aneuploidie oder die Bewertung genomischer Varianten hinsichtlich ihrer medizinischen Relevanz. Darüber hinaus gewährleistet die CancerSysDB, eine Datenbank für integrierte Krebsgenomanalysen, die Verknüpfung multipler OMICS-Datentypen mit klinischen Daten und ermöglicht so die Erschließung dieser Daten für die Vorhersage klinischer Endpunkte. Eine öffentliche Instanz der CancerSysDB stellt einen großen Teil der Daten aus The Cancer Genome Atlas (TCGA) für flexible Datenbankabfragen zur Verfügung. Private Instanzen der Datenbank können genutzt werden, um lokal erzeugte Daten mit öffentlich verfügbaren Daten kombiniert zu betrachten.

Ergebnisse: Die beschriebene Infrastruktur liefert hoch reproduzierbare und flexibel abfragbare Ergebnisse innerhalb weniger Tage nach Abschluss der Sequenzierung. Damit werden die technischen Barrieren, welche einer breiteren Anwendung der NGS-Technologie insbesondere in der klinisch getriebenen Forschung immer noch entgegen stehen, in erheblichem Maße reduziert. Wir haben die Effizienz unseres Ansatzes mit einer Reanalyse von 140 Patienten aus TCGA demonstriert, in welchen QuickNGS Cancer eine signifikante Anzahl von Mutationen in Schlüsselgenen identifizierte, welche von einer anderen bereits etablierten Software übersehen wurden. QuickNGS Cancer entdeckte außerdem unerwartete Mutationen in Leukämiepatienten, welche durch unabhängige Experimente bestätigt werden konnten. Mit Hilfe der CancerSysDB konnten wir schließlich überraschende Erkenntnisse über Subgruppen in klinischen Kohorten gastrointestinaler Tumoren gewinnen.

Diskussion: Mit der aus QuickNGS Cancer und der CancerSysDB bestehenden IT-Architektur haben wir ein integriertes System für die Prozessierung der Daten und datentypübergreifende Abfragen der Ergebnisse entwickelt, welche einen wichtigen Schritt in Richtung einer Einbindung von neuen molekularbiologischen Methoden in Routinen in Forschung und Versorgung an deutschen Universitätskliniken markieren.

Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

Die Autoren geben an, dass kein Ethikvotum erforderlich ist.