Nachwuchs für Bioinformatik
Prof. Dr. Nils Blüthgen. Abbildung: Andreas Sü?
Ein glücklicher Zufall hat Nils Blüthgen auf seinen Forschungsweg gebracht: Nachdem er sich im Studium zun?chst mit Festk?rperphysik besch?ftigt hatte, wurde er auf eine Hilfskraftstelle in der theoretischen Biologie an der Humboldt-Universit?t aufmerksam. ?Ich bekam die Stelle und merkte – die Mischung aus Mathematik und Biologie liegt mir. Sch?n theoretisch, dennoch angewandt“, erinnert sich der Professor für Computational Modelling in Medicine an der Charité und am IRI Life Sciences.
W?hrend seiner Promotion am Institut für Biologie baute Blüthgen Computermodelle biochemischer Prozesse, merkte aber schnell, dass er für seine Arbeit mehr Vertrautheit mit der experimentellen Seite braucht. Um zu lernen, die Experimente selbst durchzuführen, die den Computermodellen zugrunde liegen, und um sie sp?ter auch anzuleiten, zog Blüthgen als Postdoc erstmal in ein Labor am Bernstein Center for Computational Neuroscience.
Früher Crashtests, heute Simulationen
Heute wird in seiner Arbeitsgruppe in st?ndigem Wechsel experimentiert und modelliert. ?ber Experimente werden Computersimulationen von biologischen Systemen parametrisiert. Diese Simulationen vereinfachen einerseits das Verst?ndnis von Mechanismen und erm?glichen andererseits deren pr?zise Manipulation. Wie reagiert das System auf St?rungen? Erkenntnisse aus dem Computermodell k?nnen dann wiederum im biologischen System selbst, in der lebendigen Zelle etwa, auf die Probe gestellt werden.
Der Wissenschaftler zieht zur Illustration die Automobilindustrie heran: ?Früher standen Crashtests im Mittelpunkt der Sicherheitsoptimierung. Heute sind es Simulationen, die auf der Basis von Crashtests gebaut werden und schneller und akkurater aufzeigen, wo es hinkt.“
Blüthgens 15-k?pfige Arbeitsgruppe untersucht nach diesem Prinzip haupts?chlich Signalketten, die Zellproliferation und Zellüberleben kontrollieren – Mechanismen, die in der Onkologie eine wichtige Rolle spielen. In einer Studie wurde beispielsweise erforscht, warum ein bestimmtes Medikament für die Bek?mpfung von b?sartigen Tumoren nicht funktioniert. Dieses Medikament greift zielgerichtet in ein für viele Krebsarten wichtiges Signalnetzwerk ein, um es zu unterbrechen und das Tumorwachstum aufzuhalten. Aber irgendwie scheitert es.
Translationale Forschung
Mithilfe von Experimenten hat Blüthgens Gruppe das Signalnetzwerk am Computer simuliert und analysiert, wie die Signalwege auf eine St?rung reagieren, die so wirkt wie das Medikament. Erkenntnis: Das Signalnetzwerk ist komplexer als gedacht. Die St?rung durch das Medikament aktiviert eine Rückkopplungsschleife, die über andere Wege die Netzwerkfunktion wiederherstellt. Das erkl?rt die Wirkungslosigkeit des Medikaments. Daraufhin testeten Blüthgen und Team die gleichzeitige St?rung von Signalweg und Rückkopplungsschleife. Im Modell funktionierte es, das Signalnetzwerk so zu inhibieren. Also zurück ins Labor – und siehe da, dort gelang es auch.
Die Arbeitsgruppe forscht also im Spagat zwischen Grundlagen- und kliniknaher Forschung. Eine Mitarbeiterin nimmt regelm??ig an molekularen Tumorkonferenzen an der Charité teil, auf denen Therapien für Tumorpatienten aufgrund molekularer Daten empfohlen werden. Die Nachwuchswissenschaftlerin arbeitet an einer Software, die bei der Therapieplanung helfen soll. Ihre Position zwischen Charité und HU erm?glicht es Blüthgen und seiner Gruppe, ihre Forschung so unmittelbar ins Klinische zu übersetzen. Im Fachjargon hei?t das translationale Forschung.
Wohlfühl-Atmosph?re auf dem Campus Nord
Die Gruppe arbeitet im Leonor-Michaelis-Haus, auf einem renovierten Flur samt Büros, Seminarraum, Labor und Wintergartenoffice. Nils Blüthgen fühlt sich hier wohl: ?Der Campus Nord ist mitten in der Stadt, wirkt aber wie ein Bauernhof.“ Er freut sich, dass nach einer Bau-und Umbruchsphase so viel los ist auf dem Campus, genie?t den regen Austausch zwischen den Arbeitsgruppen und die geteilte Infrastruktur.
Zurzeit wendet sich Blüthgen dem Ausbau der Nachwuchsf?rderung im Bereich Bioinformatik durch das ?Joint Lab Bioinformatics“ zu, wo die Datenanalyse im Mittelpunkt stehen wird. ?Es wird experimentell immer leichter, riesige Datenmengen zu erheben. Wer aber die komplexen Datenanalysen beherrscht, dem stehen alle Türen offen.“
Autorin: Lena Walther
?ber das ?Joint Lab Bioinformatics“
Die Bioinformatik geh?rt zu den Schlüsseldisziplinen des 21. Jahrhunderts: Der Einsatz moderner Hochdurchsatztechnologien in den Lebenswissenschaften erzeugt riesige Datenmengen, was den Bedarf an Auswertung, Zusammenführung und Interpretation durch bioinformatische Algorithmen und Computermodelle immens steigert. Zum Beispiel ist es nur durch die Anwendung bioinformatischer Methoden m?glich, die generierten Datenmassen für die Pr?zisionsmedizin zu nutzen – etwa zur Entwicklung von ma?geschneiderten Krebstherapien anhand der molekularen Merkmale jedes individuellen Tumors.
Vor diesem Hintergrund f?rdert die Stiftung Charité den Ausbau der Kooperation in der Bioinformatik in Berlin mit dem ?Joint Lab Bioinformatics“, das die Charité - Universit?tsmedizin Berlin und die Humboldt-Universit?t unter der Koordination des IRI Life Sciences derzeit errichten. Das Lab wird die bioinformatische Expertise auf dem Campus Nord bündeln und ausbauen. Es geht vor allem darum, die Aus- und Weiterbildung in der Bioinformatik zu organisieren, beispielsweise Graduiertenprogramme zu etablieren, und für Bioinformatik- Nachwuchsgruppen Infrastruktur und Anbindung zu gew?hrleisten. Federführend sind Prof. Dr. Nils Blüthgen, Prof. Dr. Hanspeter Herzel (beide Charité) und Prof. Dr. Uwe Ohler (Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin) für das Projekt zust?ndig.
Das ?Joint Lab Bioinformatics“ ist im IRI Life Sciences im Leonor-Michaelis-Haus auf dem Campus Nord untergebracht und soll im Frühjahr 2017 er?ffnet werden.
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Prof. Dr. Nils Blüthgen
IRI for the Life Sciences
Computational Modeling in Medicine ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
Tel: 030 2093-8924
nils.bluethgen@charite.de