Pressegespräch zur 5. International Conference on Systems Biology
Statement
Prof. Dr. Dieter Oesterhelt
Direktor am Max-Planck-Institut für Biochemie, Martinsried
Vorsitzender des Lenkungsgremiums für den BMBF Förderschwerpunkt Systembiologie
Es gilt das gesprochene Wort!
Systembiologie – neue Ansätze für die biomedizinische Forschung
Systembiologie, im Englischen auch „systems biology“ genannt, ist ein neues Fachgebiet auf dem Gebiet der Biowissenschaften und hat mit systematischer oder systemischer Biologie wenig zu tun. Entstanden aus einer profunden Verknüpfung von Biowissenschaft mit Informations- und Ingenieurswissenschaften hat die Systembiologie das Ziel, Teile einer Zelle, eine ganze Zelle oder gar Organismen in der Ganzheit ihres molekularen Geschehens durch Modellbildung zu erfassen: Eine „in silico Zelle“ ist die Vision. Hierbei spielen systemtheoretische und informationstechnische Methoden eine ebenso wichtige Rolle wie die biowissenschaftliche Datenerfassung.
Eine wesentliche Voraussetzung für die Systembiologie war die Entwicklung von Mikro- und Hochdurchsatzmethoden, die unvorstellbare Mengen biologischer Daten an Biosystemen automatisch zu erfassen gestatten. Eine solche Datengrundlage ist einerseits die Voraussetzung zur Modellierung komplexer lebender Systeme, andererseits erzeugt sie den Zwang zur Vereinheitlichung der Datenerfassung, der Datenverarbeitung und der Datenverwaltung in der interdisziplinären Arbeit von Ingenieuren, Informatikern und Biowissenschaftlern. Damit ist die Biowissenschaft in eine Phase getreten, die aus der Physik schon lange bekannt ist und mit dem Schlagwort „big science“ belegt wird. Nur Consortien von Wissenschaftlern, die an einem Projekt wirklich „vernetzt“ arbeiten, können systembiologische Probleme behandeln und lösen.
Ziel der Systembiologie ist also, komplexe biologische Prozesse mit einem experimentell dichten Datennetz zu überziehen, um dann durch Generierung von Modellen das System rechnergestützt zu beschreiben. Diese Modelle („Modellraum“) müssen in der Lage sein, Voraussagen über das wirkliche Verhalten des Systems zu treffen. Sie werden damit der experimentellen Überprüfung zugänglich. Die Verifizierung, besser Falsifizierung der Voraussage durch das biochemisch-physiologische Experiment erlaubt die Einengung des Modellraums und in einem iterativen Prozeß von Voraussage und Falsifikation im Idealfall die Präzisierung bis zu einem einzigen konsistenten Modell des Systems.
Dieser Prozeß findet derzeit in zwei sich ergänzenden Ansätzen statt. Zum einen in dem „top-down Ansatz“, wo mit der Kenntnis der gesamten genetischen Information eines Organismus eine sogenannte genomweite Modellierung z.B. des Stoffwechsels der Zelle vorgenommen wird. Der ergänzende Ansatz ist ein „bottom-up Ansatz“, wo aus der Kenntnis der Eigenschaften einzelner Moleküle und ihrer Wechselwirkungen das Gesamtsystem wie ein Puzzle zusammengesetzt wird und dann ebenfalls Modellcharakter gewinnt. Naturgemäß ergänzen sich beide Ansätze, so z.B. der genomweite Ansatz für die Modellierung des Stoffwechselgeschehens einer Zelle, und der „bottom-up Ansatz“ für die detaillierte Modellierung des spezifischen Teilgeschehens einer Zelle, z.B. eines spezifischen Signaltransduktionsnetzwerkes.
Die Leberzelle im Visier
Das vom BMBF initiierte Förderprogramm „Systeme des Lebens – Systembiologie“ folgt der Vision, in einer höheren Zelle die komplexen und dynamischen Abläufe durch Datenerhebung im umfänglichen Sinn zu modellieren und so eine virtuelle Zelle zu schaffen. Alles oben Gesagte kommt hier in besonders vielfältiger Weise zusammen: Interdisziplinarität, Koordination, Abstimmung von experimentellen Protokollen und Rechnermethoden und Konzentrierung auf thematische Schwerpunkte. Da die virtuelle Leberzelle, der Hepatozyt, wohl kaum in absehbarer Zeit als Ganzes in silico darstellbar sein wird, beschränkt sich das Programm auf zwei der wichtigsten Module: die Dedifferenzierung und die Detoxifizierung. Mit diesen Schwerpunkten wird der enormen medizinischen Bedeutung des Hepatozyten Rechnung getragen. |
