Interdisziplinären Zentrum für Bioinformatik (IZBI)

Forschungstätigkeit am Zentrum

Die DFG-finanzierte Bioinformatikinitiative Leipzig verfolgt einen interdisziplinären Ansatz, um Biowissenschaftler (Biologen, Biochemiker, Pathologen, Kliniker) und Experten mit Erfahrungen in der Analyse komplexer Daten und der Modellierung zeitlicher und räumlicher Phänomene (Computerspezialisten, Biostatistiker, Biomathematiker) zusammenzuführen. Ausgehend vom Leipziger Forschungsprofil und den daraus resultierenden bioinformatischen Anforderungen konzentriert sich das IZBI auf zwei Hauptforschungsgebiete:

1. Auf dem Gebiet der genetischen Evolution verfolgen wir Projekte, die die genetische Vielfalt und die ihr zu Grunde liegenden evolutionären Beziehungen zwischen den Arten analysieren, die vergleichende Studien zwischen Menschen und Schimpansen durchführen bzw. dem generellen Verständnis der Komplexität biologischer Regulationsprozesse dienen.
2. Auf dem Gebiet der Gewebsorganisation und Signaltransduktion konzentrieren wir uns auf die Genotyp-Phänotyp Wechselbeziehung bei der Gewebsbildung und -funktion. Dabei interessieren Mechanismen der räumlichen Gewebsorganisation (z.B. Epithel-, Tumor- und in-vitro-Gewebe), die Architektur von Signaltransduktions- und Genregulationsnetzwerken und die Analyse von hochdimensionalen genomischen und molekularen Daten von normalen und pathogenen Geweben (z.B. Genexpressionsanalyse).

Bei der Bioinformatikausbildung ist es das Ziel der Bioinformatikinitiative, ein Curriculum für ca. 30 Studenten pro Studienjahr zu installieren.

Die DFG-Initiative Bioinformatik konnte 2002 folgende Ergebnisse erzielen:

1. Es konnte ein Netzwerk lokaler Partner zur Realisierung der genannten Zielstellungen installiert werden. Es beteiligen sich daran Wissenschaftler aus fünf Fakultäten der Universität, aus den Max-Planck-Instituten für Evolutionäre Anthropologie (MPI EVA) und für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPI MIS) und aus Forschungszentren wie dem Biotechnologisch-Biomedizinischen Zentrum (BBZ), dem Interdisziplinären Zentrum für Klinische Forschung (IZKF) und dem Koordinierungszentrum für Klinische Studien (KKSL).
2. Das Interdisziplinäre Zentrum für Bioinformatik (IZBI) wurde als zentrale Struktureinheit gegründet und erreichte seine volle Arbeitsfähigkeit. Als zentrale Einrichtung der Universität verfügt das IZBI über eigenes wissenschaftliches Personal, eine Geschäftsstelle und eigene Räume mit entsprechender Ausstattung. Das Zentrum bietet Partnern Unterstützung in Form gemeinsamer Forschungs- und Entwicklungsprojekte. Serviceprojekte (z.B. für Datenanalysen und zur Entwicklung von Datenbanken) können auf Vertragsbasis bearbeitet werden. Erste wissenschaftliche Publikationen des IZBI erschienen 2002.
3. Als zweite wichtige Struktureinheit wurde der Lehrstuhl für Bioinformatik an der Fakultät für Mathematik und Informatik etabliert und von Herrn Prof. P. Stadler im September übernommen.

Das Forschungskonzept

Das IZBI bietet Partnern ein neues Konzept des Forschungsmanagements, um bioinformatische Fragestellungen effektiv zu bearbeiten.

Projekte: Die Arbeitsweise des IZBI ist projektorientiert. Es kann sich dabei sowohl um Forschungsprojekte mit wissenschaftlicher Zielstellung, als auch um Serviceprojekte zur Technologieentwicklung oder Datenanalyse handeln. Jedes Projekt wird von einem Projektleiter koordiniert. Über die Möglichkeit der Förderung eines Projektes durch das IZBI wird durch den Vorstand des IZBI auf der Grundlage eines Projektantrages entschieden, der die wissenschaftliche Zielstellung, den Arbeitsplan, das benötigte Team (bestehend aus Mitarbeitern des IZBI und der Kooperationspartner) und die notwendigen Ressourcen darlegt. In Abhängigkeit von der Komplexität der Aufgabe kann die Förderung in der Bereitstellung von einzelnen IZBI-Mitarbeitern für wenige Wochen bis hin zur Einbeziehung ganzer Projektteams für ein bis zwei Jahre bestehen. Die wissenschaftliche Qualität, Passfähigkeit zum Forschungskonzept des IZBI und die Machbarkeit sind wesentliche Kriterien, die über die Förderung entscheiden. Jeder Wissenschaftler der Universität und der Leipziger Max-Planck-Institute kann jederzeit einen Projektantrag stellen.

Arbeitsgruppen: Das IZBI ist intern in thematisch-orientierte Arbeitsgruppen organisiert. Sie setzen sich aus IZBI-Wissenschaftlern, sowie aus Forschern der beteiligten Institutionen zusammen. Ein Koordinator stimuliert und koordiniert die Aktivitäten jeder Arbeitsgruppe. Am IZBI wurden vier Arbeitsgruppen installiert:

Die AG1 (Datenbanken und Datenintegration, Koordinator Prof. E. Rahm) konzentriert sich auf Projekte zum Design und zur Implementierung eines data warehouses für genomische und molekulare Daten. Als methodisch orientierte Gruppe arbeitet sie eng mit den drei weiteren Arbeitsgruppen zusammen.

Die AG2 (Gewebsorganisation, Koordinator Dr. D. Drasdo) beschäftigt sich mit der räumlichen Organisation von Geweben. Dabei werden sowohl Simulationsmodelle als auch Verfahren der dreidimensionalen Rekonstruktion von Mikroskopiedaten angewendet.

Die AG3 (Signaltransduktion und Genexpression, Koordinator Prof. F. Horn) hat zwei Schwerpunktfelder: Die Analyse von Netzwerken der zellulären Signaltransduktion sowie von Genexpressionsdaten.
Das erstgenannte Thema wird speziell in der von Prof. Bornholdt geleiteten Nachwuchsgruppe "Komplexe Regulationsnetzwerke" bearbeitet. Es sollen Methoden, Modelle und Strategien zum Verständnis von molekularen Aspekten der Genregulation und der Wirkungsweise des Immunsystems erarbeitet werden.

Die AG4 (Genetische Evolution, Koordinator Prof. P. Stadler) entwickelt unter anderem evolutionäre Modelle der Stammbaumrekonstruktion.