Was ist Systembiologie ?
Nach der fast vollständigen Sequenzierung der menschlichen Erbsubstanz (DNS) am Ende des 20. Jahrhunderts hat die biomedizinische Forschung in den letzten Jahren nach Strategien gesucht, wie die immensen Datenmengen aus diesem Jahrhundert-Projekt in neuen Erkenntnissen und Produkten für die Biotechnologie und Medizin nutzbar gemacht werden können. Zunächst konzentrierte man sich darauf, die im genetischen Code gespeicherte Information für Proteine, die Bausteine des Lebens, zu entschlüsseln und das Zusammenwirken dieser Proteine zu untersuchen. Auch diese Methode, die sogenannte Proteom-Forschung, lieferte wieder neue Datenberge, die aber bisher nur in wenigen Fällen zu einem funktionellen Verständnis des Zusammenwirkens von zellulären Proteinen führten.
Mit dem neuen interdisziplinären Ansatz der Systembiologie wird nun ein Weg beschritten, die Biologie berechenbar zu machen, d.h. tierische oder menschliche Zellen, ganze Organe oder Lebewesen in quantitativ errechenbaren Modellen im Computer mit einer interaktiven Software in ihrer Komplexität abzubilden.
Die Vorgehensweise der Systembiologen ist dabei, daß auf der Grundlage bisheriger genetischer Erkenntnisse und der Informationen über die Struktur und Wirkungsmechanismen von Proteinen neue Experimente unter standardisierten Bedingungen, z.B. an Leberzellen, im Labor durchgeführt werden. Diese Ergebnisse werden dann von Bioinformatikern, Systemwissenschaftlern und Ingenieuren in mathematische Modelle funktioneller Untereinheiten dieses Zelltyps übersetzt. Die Funktionalität dieser Modelle wird anschließend mit Computersimulationen überprüft, die wiederum Erkenntnisse für die Verbesserung der Modelle oder eine Optimierung der Ausgangsexperimente liefern.
Über dieses schrittweise Vorgehen wollen die Wissenschaftler zu immer besseren Abbildungen der komplexen Lebensprozesse kommen, um zum Beispiel maßgeschneiderte Medikamente oder neue hochwertige Biopolymere aus Mikroorganismen zu gewinnen.
Was wurde bisher erreicht? - Ausgewählte Beispiele
Beeindruckende erste Resultate hat man bereits mit einem abstrahierten, 127 Gene umfassenden Computer-Modell des zellwandlosen Bakteriums Mycoplasma genitalium im Rahmen des „e-cell-Projektes“ erzielt. In weiteren Forschungsvorhaben wird sich dieses internationale Forschungskonsortium, das von Prof. Masura Tomita an der Keio University in Japan geleitet wird, in Zukunft mit der Modellierung von humanen Erythrozyten, Mitochondrien und der Chemotaxis in Bakterien wie E. coli befassen.
Ein weiteres sehr anschauliches Beispiel für eine gelungene Umsetzung eines systembiologischen Forschungsansatzes sind die von Prof. Denis Noble entwickelten Modelle des menschlichen Herzens. Ausgehend von Software-Modellen einzelner Herz-Zelltypen gelang es seiner Forschergruppe in den letzten Jahren, Software-Modelle eines funktionellen Herzens zu entwickeln, die in der Pharmaforschung für die Konzeption und Entwicklung neuer Medikamente eingesetzt werden.
Was bietet die ICSB 2004?
Die Veranstaltung steht unter der Schirmherrschaft der Bundesministerin für Bildung und Forschung, Edelgard Bulmahn. Organisiert wird diese Konferenz von der DECHEMA Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V., Frankfurt am Main, in Kooperation mit dem Deutschen Krebsforschungszentrum (DKFZ), dem European Molecular Biology Laboratory (EMBL) und der EML Research in Heidelberg.
In diesem Jahr startet die ICSB am 9. und 10. Oktober 2004 mit einem zweitägigen Tutoriums- und Workshop-Programm im Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg. Vom 11. bis zum 13. Oktober werden im Kongresshaus Stadthalle Heidelberg über 40 hochkarätige Vorträge zu den Themen Metabolische Systeme, Mikrobielle Systembiologie, Zelluläre Signaltransduktion, Räumliche Modelle, Systembiologie für die Medizin und Methoden und Software für Systembiologie präsentiert. Abgerundet wird das Konferenzprogramm auch in diesem Jahr durch eine Poster-Präsentation mit über 300 Postern und eine darin integrierte Firmenausstellung.
Mit mehr als 700 Teilnehmern aus 37 Ländern ist die diesjährige Konferenz die bisher größte seit der von Hiroaki Kitano im Jahre 2000 in Japan initiierten Erstveranstaltung. Von dieser erfolgreichen Entwicklung versprechen sich deutsche Forscher auf dem Gebiet der Systembiologie neue Impulse insbesondere für den heimischen Standort und die internationale Einbindung.
Unter den eingeladenen Sprechern sind beispielsweise so herausragende Experten wie Prof. Masura Tomita von der Keio Universität in Fujisawa/Japan, Prof. Marc Kirschner von der Harvard Medical School in Boston, MA/USA, Prof. Denis Noble von der University Oxford/UK und Prof. Bernhard O. Palsson von der University of California, San Diego, CA/USA.
Weitere Informationen zum Programm unter http://www.icsb2004.org |
