Technologieplattform für die Systembiologie mit Potenzial
Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert die Systembiologie an der Heidelberger Ruprecht-Karls Universität mit etwa 11 Millionen Euro
Die molekularbiologische Forschung der vergangenen zwei Jahrzehnte hat zur Aufklärung der Struktur und Funktion der Genome von Tieren, Pflanzen und des Menschen geführt und dabei die Bedeutung molekularer biologischer Prozesse aufgezeigt. Der nächste Schritt in der Forschung wird sein, die so erfassten Bausteine des Lebens in ihrer räumlich, dynamischen Interaktion zu verstehen. Hierfür werden neue, bislang in der Biologie/Medizin selten angewandte Techniken benötigt, wie beispielsweise spezielle, hochauflösende Mikroskopieverfahren mit hohem Durchsatz zur quantitativen Beobachtung von molekularen Prozessen in lebenden Zellen und der damit verbundene Einsatz von neuen Methoden zur Bearbeitung und Speicherung extrem großer Datenmengen, welche der Kapazität von etwa 50.000 Heim-Computern entsprechen.
Eine Aufgabe, der sich die Systembiologie verschrieben hat. In dieser noch jungen Disziplin arbeiten Biologen und Mediziner zusammen mit Mathematikern, Informatikern, Chemikern, Physikern und Ingenieuren, um mit Hilfe von Experimenten und Computer-Modellen die molekularbiologischen Vorgänge in den Zellen zu erfassen. Diese Art der Forschung unterstützt das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) unter anderem mit dem Programm FORSYS (Forschungseinheiten der Systembiologie), bei dem in den kommenden fünf Jahren 45 Millionen Euro für ausgewählte Standorte bereit stehen. Aus 18 Bewerbern wählte das BMBF dieser Tage vier interdisziplinäre Forschungseinheiten aus, welche in besonderer Weise den Erfordernissen für die Systembiologie entsprechen. Darunter das Projekt VIROQUANT der Ruprecht-Karls Universität Heidelberg, das mit etwa elf Millionen Euro gefördert wird.
"Bei VIROQUANT geht es um die Interaktionen zwischen Viren und Wirtszellen", erklärt Professor Ralf Bartenschlager, einer der VIROQUANT-Projektleiter. Als Untersuchungsobjekte dienen primär HIV, Hepatitis-Viren und die Papilloma-Viren, die im Zusammenhang mit bestimmten Tumorerkrankungen stehen. Dabei sind die Dynamik der Infektion und die Vermehrung der Viren in den Zellen ebenso von Interesse wie die Frage der Nutzung zellulärer Ressourcen durch diese Viren. Dafür müssen die etwa 20000 zellulären Gene einzeln mit einer bestimmten Methode ausgeschaltet werden, um herauszufinden, welche dieser Gene bei einer Virusinfektion von dem Eindringling benutzt werden. "Bisher dauert ein solches Zell-Screening etwa vier bis sechs Monate", zeigt Ralf Bartenschlager die zeitliche Dimension derartiger Arbeiten auf. In Zukunft soll das Zell-Screening aber schon nach zwei bis drei Wochen abgeschlossen sein. Dafür wird es notwendig, neue Analyseverfahren zu entwickeln. "Dabei ist etwa an den Einsatz von Detektortechniken aus der Hochenergiephysik gedacht", gibt Jürgen Wolfrum ein weiteres Beispiel für die Verknüpfung verschiedener Disziplinen. Denn durch derartige Detektoren ist es etwa in Teilchenbeschleunigern bereits heute möglich, extrem kurzlebige Teilchen in Bruchteilen von Sekunden aufzuspüren. Die dabei anfallenden riesigen Datenmengen müssen natürlich verarbeitet werden, und hier sind die Informatiker gefragt.
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