Bioinformatik

Die Bioinformatik unterstützt die Infektionsforschung mithilfe großer Rechenkapazität und maßgeschneiderter Software© DZIF/science RELATIONS

Technische Fortschritte im letzten Jahrzehnt haben dafür gesorgt, dass die Kosten für DNA-Sequenzierungen massiv gesunken sind, wohingegen Qualität und Informationsdichte rasant gesteigert werden konnten. Diese Fortschritte haben unmittelbare Auswirkungen auf eine Vielzahl von Forschungsbereichen: Die Untersuchung von Wirts-Erreger-Interaktionen, genetische Epidemiologie, Transkriptomik und regulative Netzwerke, Metagenomik und auch die Identifikation von Erregern und ihres Potenzials zur Entwicklung von Ausbruchsstämmen mit erweiterten pathogenen Fähigkeiten – sie alle profitieren von diesen Fortschritten.

Im Bereich des Datenmanagements ist es essentiell, Systeme zu schaffen, welche die generierten Daten nicht nur speichern und strukturieren, sondern diese auch für die Auswertung und Interpretation zugänglich machen. Dabei gilt es, nicht nur die exponentiell wachsenden Datenmengen zu bewältigen, sondern auch der sehr großen Heterogenität der Primärdaten Rechnung zu tragen. Um diesen Aufgaben gerecht zu werden, ist der Aufbau von flexiblen, parallelisierten Einspeisungs-, Bereitstellungs- und Analysepipelines erforderlich. Intuitive Werkzeuge zur Visualisierung und Sichtung der Daten werden benötigt. Angesichts der enormen Datenmengen stellt sich vor allem die Herausforderung, effiziente Strategien zur Reduzierung der Datenkomplexität und -menge, z. B. von Primärdaten der Sequenzanalyse, durch geeignete Methoden der Datenreduktion und Datenkompression zu entwickeln.

Parallel zum Datenmanagement müssen neue effiziente, statistisch-mathematische Ansätze der Datenanalyse entwickelt werden. In der Analyse komplexer Merkmale entstehen hochdimensionale Datenmengen, für deren optimale Nutzung die kontinuierliche Weiterentwicklung statistischer Analysemethoden notwendig ist. Die Integration und vergleichende Bewertung der Daten und Ergebnisse aus unterschiedlichen Forschungs- und Anwendungsbereichen ist die Basis für eine interdisziplinäre und translationale Forschung.

Die größte Herausforderung der DZIF-Einheit „Bioinformatik-Plattform“ besteht jedoch darin, die Lücke zwischen der etablierten Genom-Bioinformatik und den medizinischen Daten aus der klinischen Forschung zu schließen. Dafür müssen Daten aus klassischen und genetisch-epidemiologischen Untersuchungen, aus multifaktoriellen Fallstudien mit typischen medizinischen Parametern und aus präklinischen und klinischen Studien mit Genom-Daten korreliert werden.

Mehr Informationen

Website der DZIF-Bioinformatik-Plattform

Ansprechpartner

Koordinatoren
Alice McHardy, Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung

Projektmanager
Andreas Bremges

Cristina Della Beffa