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Interdisziplinäre Forschung auf Erfolgskurs

Im Rahmen der 2007 gestarteten Initiative FORSYS (Forschungseinheiten der Systembiologie) fördert das BMBF vier Zentren der Systembiologie in Deutschland mit 45 Millionen Euro, in denen systembiologierelevante Fachdisziplinen unter einem Dach vereinigt sind. Zu diesen Zentren gehört das am Heidelberger BIOQUANT angesiedelte Konsortium VIROQUANT: Systems Biology of Virus-Cell Interactions und das Freiburger FRISYS.

Die Systembiologie ist eine entscheidende Grundlage sowohl für die Biotechnologie als auch für die Gesundheitsforschung. Durch Verknüpfung molekularbiologischer Ansätze mit mathematischen Computermodellen reicht die Spannweite der Forschung von der Landwirtschaft bis hin zur Entwicklung von maßgeschneiderten nebenwirkungsärmeren Medikamenten. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat mit der 2007 gestarteten Initiative FORSYS (Forschungseinheiten der Systembiologie) vier Zentren in Deutschland etabliert, die erstmalig systembiologierelevante Fachdisziplinen unter einem Dach vereinen.

Ein international besetztes, unabhängiges Expertengremium aus Wissenschaft und Wirtschaft hat nun eine positive Zwischenbilanz gezogen: An allen vier Standorten wird auf höchstem wissenschaftlichen Niveau gearbeitet. Das BMBF fördert die vier Zentren bis 2011 mit rund 45 Millionen Euro. Nach der Förderung werden die Forschungseinheiten von den jeweiligen Trägereinrichtungen weitergeführt. Vertreter der zuständigen Länder Baden-Württemberg, Brandenburg und Sachsen-Anhalt haben ihre Unterstützung zugesagt.

Die FORSYS-Zentren haben unterschiedliche thematische Schwerpunkte und konzeptionelle Ansätze und sichern so die internationale Wettbewerbsfähigkeit der biologischen und der medizinischen Forschung in Deutschland:

"GoFORSYS", Potsdam: Fokussiert sich auf die Regulation der Photosynthese in Algen und höheren Pflanzen.

"MaCS", Magdeburg: Entwicklung mathematischer Verfahren mit dem Ziel zelluläre Prozesse der Steuerung und Regulation besser zu verstehen.

Das BIOQUANT-Gebäude auf dem Campus der Universität Heidelberg (Foto: Universität Heidelberg)

Die Förderung der universitären Ausbildung und die Stärkung des wissenschaftlichen Nachwuchses sind wesentliche Komponenten der FORSYS Fördermaßnahme. So werden Lehrstühle eingerichtet und Studiengänge und Doktorandenprogramme zur Systembiologie geschaffen, die Experiment, Theorie und Technologie umspannen. Durch die Einrichtung von Nachwuchsgruppen wird die Systembiologie als eigenständiges Forschungsgebiet gefestigt.

Bereits seit 2001 fördert das BMBF das Gebiet der Systembiologie in Deutschland über komplementär ineinandergreifende Maßnahmen mit mehr als 300 Mio. €. Mit den vier FORSYS-Zentren wird dabei ein neuer Weg der gemeinsamen Förderung von Bund und Ländern beschritten.

VIROQUANT: Systems Biology of Virus-Cell Interactions

Within the German FORSYS initiative our systems biology unit VIROQUANT: Systems Biology of Virus-Cell Interactions we will decipher and develop dynamic models for cellular networks responsible for virus replication and spread based on high-content screens for virus-cell interactions. Instrumental to achieve this goal will be the unique combination of our expertise in Heidelberg in the fields of high-content screening and high-resolution microscopy, development of biosensors, single molecule spectroscopy, handling of large data sets, image analysis, mathematical modeling and simulation with high caliber virology. The three research areas of the VIROQUANT consortium (biology, modeling, technology development) will develop a technology and modeling platform that deciphers and models host virus interactions studied in the biological work packages.

VIROQUANT is embedded into BIOQUANT, the center for "Quantitative analysis of molecular and cellular biosystems" at the University of Heidelberg. This center will integrate systems biology research dispersed over various research centers at the University of Heidelberg (Center for Molecular Biology (ZMBH), Biochemistry Center (BZH), Interdisciplinary Center for Scientific Computing (IWR), and Department of Computer Science in Mannheim, the German Cancer Research Center (DKFZ), the European Molecular Biology Laboratories (EMBL), European Media lab (EML) and the Max-Planck-Institute for Medical Research (MPIMF). VIROQUANT is formed by members of those research centers and will form the first core of systems biology research at BIOQUANT.  © Universität Heidelberg

Systems Biology and the FRISYS program

The understanding of regulatory principles of networks is not possible by intuitive reasoning, but requires mathematical models. These mathematical models must be tightly linked to experimental data. Within FRISYS the Systems Biology approach will be applied to networks relevant for signalling in growth and differentiation. Initially, the mathematical models will be based on existing qualitative knowledge about the biological processes. Based on these models, experiments will be designed that will quantitatively measure the dynamic behaviour of the biological system.

Based on these data, parameters will be estimated and the models tested. In close collaboration between the modelling and experimental groups, in an iterative cycle, new hypotheses will be derived and corresponding experiments performed in order to challenge and finally validate the models. From the validated models the systems properties of the underlying biological systems will be derived. These systems properties include efficient targets for intervention, regulatory hierarchies, modularity, and other mechanisms of robustness. Within FRISYS, we have chosen three interconnected topics for which extensive biological research has been accomplished at the University of Freiburg. We focus on specific model organisms at phylogenetic key positions that are amenable to Systems Biology research. In FRISYS, these include cyanobacteria, plants (the moss Physcomitrella, the angiosperm Arabidopsis), and animals (C. elegans for invertebrates, and for vertebrates the zebrafish model as well as mammalian cell and organ cultures). © University of Freiburg, FRYSIS

Seiten-Adresse: https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/pm/interdisziplinaere-forschung-auf-erfolgskurs/