Die Struktur der Daten

24. Juli 2007, 19:28
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Biomathematische Forschung am Radon-Institut

Das Beispiel Genomentschlüsselung hat es gezeigt: In der Biologie werden Unmengen von Daten angehäuft, die allerdings erst einen Sinn ergeben, wenn man eine Struktur in diese Daten bekommt und sie lesen kann.

Die Mathematik scheint ein geeignetes Mittel dafür zu sein, das weiß auch der Industriemathematiker Heinz Engl, der mit dem Johann-Radon-Institut in zwei aktuellen Projekten involviert ist, bei denen biologische Vorgänge mithilfe der Mutter aller Wissenschaften analysiert werden.

"Inverse Problems" heißt zum Beispiel ein vom Wiener Wissenschaftsfonds WWTF unterstütztes Projekt unter Leitung des Präsidenten der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, Peter Schuster. Dabei will man von biologischen Netzwerken, ihrer Struktur und Dynamik auf Parameter schließen, die Ausgangspunkte für das Netzwerk und die Vielzahl von Reaktionen und Gegenreaktionen sein könnten. Man fragt also, welche Voraussetzungen für ein bestimmtes Ergebnis gegeben sein müssen. Und in einem weiteren Schritt: Wie kann man die Parameter beeinflussen, um im biologischen Netzwerk ein bestimmtes Verhalten zu erreichen? Engl: "Eine Analysemethode, die bei der Entwicklung von Medikamenten möglicherweise wichtig werden könnte."

Die innere Uhr

Die Forscher stellen sich auch die Frage, wie man welche Parameter verändern müsste, um die innere Uhr eines biologischen Systems zu beeinflussen, und wie man das mit möglichst wenigen Parametern (die Angriffspunkte für Medikamente sein könnten) tun kann.

Geforscht wird mithilfe von mathematischen Modellen und Simulationen am Computer. Auf dieser Basis will Engl auch in einem weiteren Projekt gemeinsam mit Wissenschaftern aus Münster und Chicago die Funktion von Ionenkanälen analysieren.

Ionenkanäle sind Proteine mit Poren, die es verschiedenen Stoffen ermöglichen, durch Zellwände zu gelangen. Sie sind letztlich für Muskelbewegungen, für Nervenleitung und vieles mehr verantwortlich. Manche Stoffe werden durchgelassen, manche nicht. "Diese Selektion ist entscheidend bei Ionenkanälen", sagt Engl. Ist sie gestört, treten Krankheiten auf.

Man kann diese Selektion zumindest im Computermodell gezielt beeinflussen - auch ein inverses Problem, für dessen Lösung ein US-Patent angemeldet wurde. (pi/DER STANDARD, Printausgabe, 25. Juli 2007)

  • Ionnenkanäle ermöglichen verschiedenen Stoffen, durch Zellwände zu gelangen, andere blocken sie.

    Ionnenkanäle ermöglichen verschiedenen Stoffen, durch Zellwände zu gelangen, andere blocken sie.

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