Technologie

Fraunhofer Institut vor Durchbruch: Mit Quantencomputing zur personalisierten Krebstherapie

Um künftig individuell wirksame Therapiemethoden gegen Krebs zu entwickeln, will das Deutsche Krebsforschungszentrum als Partner des Fraunhofer-Kompetenznetzwerks Quantencomputing den Quantenrechner in Ehningen nutzen. Das ehrgeizige Projekt verfügt über einen bahnbrechenden Charakter.
25.08.2021 17:12
Aktualisiert: 25.08.2021 17:12
Lesezeit: 2 min
Fraunhofer Institut vor Durchbruch: Mit Quantencomputing zur personalisierten Krebstherapie
Bei der Entschlüsselung von Tumorgenomen fallen riesige Mengen an Sequenzdaten an, die in Zukunft möglicherweise mit Hilfe des Quantencomputers ausgewertet werden können. (Foto: © Schwerdt/DKFZ)

Bis zu 100 Terabyte an individuellen, meist sehr heterogenen Daten fallen bei Krebspatienten oft im Laufe ihrer Krankheitsgeschichte an: Blut- und Tumorwerte, persönliche Indikatoren, Sequenzier- und Therapiedaten und vieles mehr. Bislang können diese Informationen in ihrer Fülle aus Mangel an geeigneten Verarbeitungsmechanismen kaum effizient genutzt werden. So bleiben vielversprechende personalisierte Therapieansätze bei vielen Krebserkrankungen Theorie, die Patienten erhalten Standardbehandlungen, teilt das Fraunhofer Institut in einer Mitteilung mit.

Das Deutsche Krebsforschungszentrum (DKFZ) in Heidelberg will die Forschung auf diesem Gebiet nun mithilfe von Quantencomputing vorantreiben: „Wir wollen ergründen, wie wir mit einem Quantencomputer solche heterogenen Daten systematisch aufbereiten und nutzen können, um damit neue, gezieltere Wege zu finden für Patienten, bei denen Immuntherapien weniger wirksam sind. Die übergeordnete Frage lautet letztlich: Wie kann welcher Patient von welcher Therapie profitieren?“, sagt Dr. Niels Halama, Abteilungsleiter Translationale Immuntherapie am Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ) und Oberarzt am Nationalen Centrum für Tumorerkrankungen. Damit verbunden sind angewandte Forschungsfragen wie: Welche Signalkaskaden und biologischen Prozesse spielen eine Rolle bei der Erkrankung? Wie können wir diese für eine individuelle Therapieauswahl nutzen? Welche Fragestellungen eignen sich überhaupt dafür, um von Quantenrechnern gelöst zu werden?

Vom Simulator auf den echten Quantenrechner

Die mathematischen Grundlagen hat das Team des DKFZ bereits erarbeitet und erste Erfahrungen schon an anderen weltweit verfügbaren Systemen und an Simulatoren gesammelt. Es sei jedoch ein riesiger Unterschied, sagt Halama, ob man an einem Simulator mit perfekten Qubits arbeitet oder an einem richtigen Quantencomputer wie dem IBM Q System One in Ehningen. Erst dort sieht man, wie stabil er bei einer gewissen Komplexität läuft, wo Fallstricke sind, was möglich ist.

Am Ehninger System wollen die Forschenden ihre Ideen nun anwendungsnah weiterentwickeln und konkretisieren. Nun geht es darum, herauszufinden, welche Algorithmen sich zur Informationsverarbeitung eignen, wie sie angepasst oder gegebenenfalls neu entwickelt, aber auch wie etwa Fehlerkorrekturen noch optimiert werden können. Um die Möglichkeiten von Quantencomputing für neue Krebstherapieansätze auch interdisziplinär zu erforschen, sucht das DKFZ-Team noch weitere Kooperationspartner aus verschiedenen Bereichen der Forschung und Industrie.

„Wir freuen uns sehr das DKZF als Kooperationspartner gewonnen zu haben“, sagt Prof. Raoul Klingner, Direktor Forschungsmanagement und –governance der Fraunhofer-Gesellschaft. „Der Einsatz des Quantencomputers in einem so komplexen und bedeutenden Feld wie der personalisierten Krebstherapie verdeutlicht das Potenzial, das Quantencomputing für die Medizin und zahlreiche Branchen darüber hinaus bietet.“

Datenschutz, Schnelligkeit und Flexibilität sind wichtige Kriterien

Einen hohen Stellenwert bei der Arbeit mit dem Quantencomputer haben für Halama drei Dinge: Datenschutz, Schnelligkeit und Flexibilität. Noch arbeiten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit Testdaten, doch wenn künftig echte Patientendaten zum Einsatz kommen, „ist es ein großer Pluspunkt, dass der Ehninger Quantencomputer unter deutschen Datenschutzrecht läuft und die Daten lokal vor Ort bleiben“, so der Mediziner. Die Schnelligkeit von Berechnungen, die Quantencomputing in Zukunft herkömmlichem Computing überlegen machen könnte, ist ein weiteres wichtiges Kriterium, denn bei Krebspatienten zählt schlicht jeder Tag und schnelle Entscheidungen sind gefragt. Da Quantenprozessoren Daten parallel statt hintereinander verarbeiten können, haben sie das Potenzial, auch große Datenmengen in einem Bruchteil der Zeit zu analysieren, die normale Computer brauchen.

Interessant ist laut dem Mediziner zudem das flexible, monatliche Ticketmodell, das das Fraunhofer-Kompetenznetzwerk Quantencomputing seinen Partnern anbietet. „Das ermöglicht es uns als akademische Einrichtung das System flexibel nach Bedarf zu nutzen, auch ohne über einen langen Zeitraum beträchtliche Summen zu investieren“, freut sich Niels Halama. „Zudem ist Fraunhofer für uns ein wichtiger wissenschaftlicher Partner, mit dem wir die Brücke zur Anwendung und zum Wohl der Patienten schlagen können.“

Mehr zum Thema
Bleiben Sie über das Thema dieses Artikels auf dem Laufenden Klicken Sie auf [+], um eine E-Mail zu erhalten, sobald wir einen neuen Artikel mit diesem Tag veröffentlichen
Anzeige
DWN
Panorama
Panorama Wandel im Vaping-Markt: Nachhaltigkeit und Kostendruck treiben Wechsel zu Mehrwegsystemen

Der Markt für E-Zigaretten durchlebt eine tiefgreifende Transformation. Lange Zeit galten Einweg-Vapes, popularisiert durch Marken wie Elf...

DWN
Wirtschaft
Wirtschaft Ende der Einspeisevergütung: Was sich durch die EEG-Reform bei der Solarförderung ändert
29.07.2026

Die Bundesregierung stellt die Förderung von Solarstrom grundlegend um. Das Kabinett hat eine Reform des EEG beschlossen, die private...

DWN
Finanzen
Finanzen Rheinmetall-Aktie: Starke Quartalszahlen stützen Erholung, Cashflow bleibt Belastungsfaktor
29.07.2026

Nach Monaten deutlicher Kursverluste zeigt sich die Rheinmetall-Aktie am Mittwoch von ihrer besten Seite – dank starker Quartalszahlen....

DWN
Finanzen
Finanzen DWS-Aktie sackt ab: Deutsche-Bank-Tochter enttäuscht mit Erträgen
29.07.2026

Auf den ersten Blick liefert DWS starke Zahlen: Milliarden fließen neu in die Fonds, das verwaltete Vermögen erreicht einen Höchststand...

DWN
Finanzen
Finanzen Steuererklärung 2025: So nutzen Sie die neuen Freibeträge und Steuerpauschalen
29.07.2026

Die Steuererklärung 2025 müssen pflichtveranlagte Steuerzahler bis spätestens 31. Juli 2026 beim Finanzamt einreichen. Auch in diesem...

DWN
Finanzen
Finanzen BMW-Aktie unter Druck: Anlegern reicht BMW-Stellenabbau offenbar nicht aus – BMW-Zahlen stehen an
29.07.2026

BMW galt lange als Ausnahme unter den deutschen Autobauern. Nun folgt ein BMW-Stellenabbau, der Münchener Autobauer verschärft seinen...

DWN
Finanzen
Finanzen Goldpreis-Prognose 2027: Kommt jetzt der nächste große Kursrutsch?
29.07.2026

Nach einem Kursrückgang von über 25 Prozent seit dem Goldpreis-Rekordhoch Ende Januar haben Anleger ihre Investitionen in Gold-ETFs...

DWN
Politik
Politik Russland-Sanktionen: Nach griechischem Veto sucht die EU neue Wege
29.07.2026

Wochenlang blockierte Griechenland ein neues EU-Sanktionspaket gegen Russland – wegen der Interessen eines einzigen...

DWN
Politik
Politik Verpasster Neustart: Merz' Regierungsumbau sorgt für neue Spannungen
29.07.2026

Mit acht Personalwechseln in kurzer Zeit setzt Bundeskanzler Friedrich Merz auf einen politischen Neustart. Während neue Minister und...