Systembiologie der Leber - Kompetenznetzwerk HepatoSys
03.04.2013 -
Das Modellsystem der Leber virtuell im Computer nachstellen - das ist das Ziel des bundesweiten Kompetenznetzes „Systembiologie der Leber“ (HepatoSys). Es wurde im Rahmen einer Förderinitiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF) im Jahr 2004 ins Leben gerufen und hat sich inzwischen als weltweit einziges Netzwerk dieser Art etabliert.
Die Leber ist eine hochkomplizierte biochemische Fabrik, die täglich über 10.000 Substanzen auf-, um- oder abbaut und den Körper mit lebenswichtigen Stoffen wie Proteinen, Kohlenhydraten und Fetten versorgt. Für die vielfältigen Stoffwechselwege und ihre Steuerung sind in besonderem Maße die Hepatozytenzellen verantwortlich. Ihre Auswahl zum Modellsystem für systembiologische Untersuchungen erklärt sich aus den vielfältigen Aufgaben dieses Zelltyps und den sich daraus unmittelbar ableitenden Applikationsmöglichkeiten für die Medizin, die Pharmaforschung oder den Bereich Ernährung. Ein in silico Leberzelldesign kann zukünftig zu Zeit- und Kostenreduktion bei der Medikamentenentwicklung führen und die Zahl von Tierversuchen verringern.
Die Arbeitsgruppen innerhalb des Netzwerks HepatoSys versuchen, ihre einzelnen Projekte interdisziplinär zu verknüpfen. Auf diese Weise werden Eigenschaften biologischer Systeme in datenbasierte mathematische Modelle der Dynamik übersetzt. Um biologische Vorgänge in Formeln gießen zu können, müssen die Wissenschaftler verschiedenste Abläufe innerhalb der Stoffwechselwege, Signalkaskaden und Regelkreise einer Leberzelle studieren und verzahnen.
Wirklich erfolgreich ist dieses Vorgehen nur dann, wenn unterschiedlichste Disziplinen wie die Zellbiologie, die Biochemie, die Physik, das Ingenieurwesen und die theoretischen Biologie sehr eng kooperieren. Was die Zellbiologen und Biochemiker in ihren Experimenten herausfinden, das übersetzen die Physiker in Differentialgleichungen. Die Lösungen der Differentialgleichungen wiederum müssen mit den Messergebnissen und Beobachtungen aus den Laborversuchen übereinstimmen. Auf diese Art ist es möglich, die Funktion der untersuchten Systeme wirklich zu verstehen.
