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Steckbrief Cluster-Labor IX

Theoretical Biology -
Theoretische Biologie

SPRECHER: Andre Franke (kommissarisch), Michael Krawczak (kommissarisch)

INNOVATION/ BESONDERHEIT:

Die Innovation liegt vor allem in der Schaffung eines eigenständigen Projektbereichs „Systems Medicine“ / „Computational Medicine“ mit Fokus auf genetischer Epidemiologie und Genomanalyse

AUFGABE/ ZIEL:

Die Komplexität der genetischen und genomischen Architektur von Barrierephänotypen verlangt nach neuen methodischen Ansätzen, um diese Erkrankungen besser zu verstehen und neue wissenschaftliche Erkenntnisse schneller in klinische Studien zu übertragen. Dies erfordert, (1) komplexe Ätiologiemodelle zu entwickeln und zu etablieren, die multidimensionale Daten aufgreifen können, (2) für die Überprüfung bestehender Hypothesen und für die Entwicklung neuer Hypothesen gezielt funktionelle Daten in vitro und in vivo zu generieren sowie (3) die verfügbaren, sehr umfassenden Datensätze sachgerecht und computergestützt zu analysieren.
Im Bereich Computational Medicine/Theoretical Biology mit den wichtigen Teildisziplinen Bioinformatik und Systembiologie liegt der Fokus auf der Nutzung multidimensionaler Daten, einschließlich umfangreicher molekularer Sequenzinformationen, der strukturellen Genomanalyse und der Netzwerkmodellierung. Dafür hat das Cluster-Labor Theoretische Biologie (CL IX) Zugang zu komplexen Datensätzen aus Genetik- und Genomikstudien zu kardiovaskulären und chronisch entzündlichen Darmerkrankungen. Das CL IX ist außerdem für das systematische Datenmanagement im Exzellenzcluster verantwortlich. Hierunter fällt auch die Extraktion klinischer Daten aus den klinischen Informationssystemen der beteiligten Versorgungseinrichtungen für Forschungszwecke. Zusammen mit der Arbeitsgruppe um Frau Prof. Tal Dagan (W3 Lehrstuhl Bioinformatik Mat. Nat. Fakultät CAU) wurde ein Kompetenznetz für Bioinformatik an der CAU eingerichtet. Regelmäßig finden Treffen dieses Netzwerkes statt, in deren Rahmen Mitglieder Ihre Forschungsarbeiten vorstellen und diskutieren können (http://www.bioinf.uni-kiel.de/de ).

BEITRAG FÜR DEN CLUSTER:

Das CL IX bietet Methoden und Erfahrung im Umgang mit und der Analyse von umfassenden Datensätzen aus Mensch und relevanten Modellorganismen. Das CL IX wird (1) eine IT-Umgebung aufbauen und weiterentwickeln, die solche Datensätze in Verbindung mit klinischen Daten verwalten kann, (2) ein Umfeld für Fort- und Weiterbildung im Bereich Datenbanken, Analyse und Modellierung für Pre- und Postdocs schaffen, (3) systembiologische Modelle für verschiedene Schlüsselbereiche des Clusters entwickeln und zur diesem Verfügung stellen, und (4) zur Lehre in der Bioinformatik und Systembiologie beitragen. Ein entsprechender Master-Studiengang soll in Zukunft unter maßgeblicher Beteiligung der neuberufenen W3 Professorin für Systemmedizin aufgebaut werden.

FORSCHUNGSFRAGEN:

Systemmedizinische Ansätze basieren auf longitudinalen Daten. Diese müssen in den kommenden Jahren für den Cluster systematisch erhoben werden. Ferner ist eine Anbindung des CL IX an das Krankenhausinformationssystem (KIS) zwingend erforderlich, da dort klinische Verlaufsdaten abgespeichert sind. Schwierigkeiten ergeben sich dabei unter anderem in Form (a) lückenhafter Daten (nicht bei jedem Aufenthalt des Patienten werden alle Parameter erfasst, (b) mangelhaft strukturierter Daten (Arztbriefe werden meist im Freitext abgelegt) und (c) der fehlenden Harmonisierung der Definition von Parametern, z.B. wird der Phänotyp „Rauchen“ in unterschiedlich Kliniken unterschiedlich erfasst.

MASSNAHMEN FÜR NACHWUCHSFÖRDERUNG:

Geplant: Einrichtung eines Master-Studiengangs mit Fokus auf Medizininformatik, Bioinformatik und Systembiologie

BETEILIGTE ARBEITSGRUPPEN/ INSTITUTE:
  • Forschungszentrum (FZ) Borstel, BF Molekulare Mykobakteriologie
  • Institut für Informatik, Kiel
  • Sektion Mathematik, Kiel
  • Institut für Mathematik, Lübeck
  • Institut für Medizinische Biometrie und Statistik, Lübeck
  • Institut für Medizinische Informatik und Statistik, Kiel
  • Institut für Klinische Molekularbiologie, Kiel
  • Institut für Molekulare Medizin, Lübeck
  • Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön, FG Evolutionstheorie
AUSSTATTUNGEN/ LEISTUNGEN:
  • Das CL IX setzt sich personell derzeit im Wesentlichen aus 4 Stellen und einer Nachwuchsgruppenleiterstelle zusammen. Diese 5 Personen fungieren als Schnittstelle des CL IX zu wesentlichen Arbeitsgruppen des Clusters. Ferner gehören sie dem Kompetenznetz für Bioinformatik an. (s. o.)
  • Das CL IX erhält außerdem Unterstützung durch das Datenmanagement-Team (3 Personen) des Exzellenzclusters.
  • Die Arbeitsgruppe unterhält und erweitert kontinuierlich mit Mitteln des Clusters die Hardware für den Schlüsselbereich „Next Generation“ Sequenzierung.

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