Wissenschaftliche Fachgruppen  Bioinformatik

Mathematische und informatische Methoden der Stammzellbiologie



Initiatoren: Ingo Roeder (Dresden) und Georg Fuellen (Rostock)

Die computerbasierte (bzw. systembiologische) Analyse experimenteller Daten ist in den letzten 10-20 Jahren ein unverzichtbarer Bestandteil der modernen Biologie und damit auch der Stammzellbiologie geworden. Das wird besonders deutlich im Bereich der (statistischen/bioinformatischen) Analyse hochdimensionaler Hochdurchsatz-Daten, da die Art und vor allem die Menge dieser Daten ohne rechentechnische Unterstützung nicht mehr handhabbar sind. Aber auch in anderen Bereichen setzt sich die Erkenntnis durch, dass theoretische Ansätze, wie mathematische Modellierung und Computersimulation, eine immer entscheidendere Rolle bei der Generierung neuer Erkenntnisse innerhalb der Stammzellbiologie spielen. 

Eine Auswahl wichtiger Fragen, die mit Hilfe mathematischer bzw. (bio-) informatischer Methoden adressiert werden können, sei im Folgenden genannt:

  • Wie kann man die Vielzahl verfügbarer, unterschiedlicher experimenteller Daten (z.B. Messungen des Transkriptoms, Proteoms, Metaboloms, aber auch Bilddaten) strukturiert auswerten und die enthaltenen Information korrekt integrieren und interpretieren?
  • Wie sind verschiedene regulatorische Komponenten (z.B. Transkriptionsfaktoren, Signalmoleküle, direkte Zell-Zell Wechselwirkungen etc.) miteinander verknüpft und welche kausalen Beziehungen bestehen zwischen ihnen?  
  • Inwieweit können Phänomene auf der zellulären bzw. der Gewebsebene (z.B. das Regenerationspotential von Stammzellen) auf Basis intra-zellulärer/ molekularer Prozesse erklärt werden? 
  • Sind funktionelle Eigenschaften von Stammzellen aufgrund molekularer bzw. phänomenologischer  Kenngrößen klassifizier- bzw. vorhersagbar?
  • Sind bestehende Hypothesen /Theorien bzgl. verschiedener Eigenschaften von Stammzellsystemen quantitativ konsistent mit experimentellen Daten?
Um solche und ähnliche Fragen in enger Kooperation zwischen Experimentatoren und Systembiologen/Bioinformatikern zu identifizieren und effizient an deren Lösungen zu arbeiten, wurde innerhalb des GSCN diese thematisch fokussierte Arbeitsgruppe eingerichtet. Sie soll speziell dazu dienen, Aktivitäten im Bereich theoretischer Forschung mit einer klaren Anwendung im Bereich der Stammzellbiologie zu bündeln, zu intensivieren und innerhalb des GSCN sowie nach außen hin sichtbar und nutzbar zu machen. Die Arbeitsgruppe soll als Plattform für Wissenschaftler aus den Bereichen mathematische Modellierung, Bioinformatik und Biometrie etabliert werden, und neben der fachlichen Diskussion innerhalb dieser Forschungsfelder, speziell dem Ideenaustausch und der Kommunikation mit Biologen/Experimentatoren dienen.

Weitere Informationen:

 Forschung zu Stammzellen und Bioinformatik in Deutschland (GSCN Jahresmagazin 2013/14)

 Bioinformatische Verfahren (GSCN Jahresmagazin 2014/15)

 
Max Delbrueck Centrum für Molekulare Medizin Berlin Kompetenznetzwerk Stammzellforschung NRW Partner Institutionen Bundesministerium für Bildung und Forschung VDI Technologiezentrum
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