EU-Netzwerk zur Systembiologie: SysMo als Pilotprojekt von ERASysbio
04.05.2007 -
Einzellige Mikroorganismen stehen im Zentrum des europäischen Forschungsnetzwerks „Systems biology of Microorganisms“ (SysMo), das vom Projektträger Jülich in Deutschland koordiniert wird. Der transnationale Verbund ist das Pilotprojekt eines allgemeinen europäischen Netzwerkes zur Systembiologie (ERASysbio), das die Kompetenzen aus Deutschland, Österreich, Norwegen, Spanien, den Niederlanden und Großbritannien unter einem Dach bündeln und neue Anwendungen systembiologischer Erkenntnisse in den Bereichen Biotechnologie, Gesundheit, Ernährung, Energie und Umwelt vorantreiben will. Für SysMo wurden elf transnationale Verbünde mit einem Gesamtfördervolumen von 28 Millionen Euro ausgewählt.
Die Systembiologie ist noch ein relativ junger, interdisziplinärer Forschungszweig, könnte langfristig jedoch in vielen Bereichen Anwendung finden. Gemeinsam mit Mathematikern und Informatikern wollen Biologen und Mediziner virtuelle Modelle am Rechner konzipieren, um komplexe biologische Vorgänge in Zellen oder ganzen Organismen nachzustellen und vorherzusagen. Ziel ist es, langwierige und kostspielige Experimente zu ergänzen oder langfristig sogar zu ersetzen. In der biomedizinischen Forschung könnte dies bei toxikologischen Untersuchungen bei der Bewertung von neuen Medikamenten Anwendung finden. In der industriellen Biotechnologie erhoffen sich Experten von der Systembiologie, dass sich mit virtuellen Modellen die Suche nach effizienteren und kostensparenden Produktionsverfahren erleichtern lässt. Noch steht die Systembiologie jedoch ganz am Anfang: Allein um Modelle einfacher Lebewesen wie Bakterien zu erstellen, bedarf es riesiger Mengen an Daten, die zunächst in Experimenten gewonnen und anschließend in mathematische Formeln übersetzt werden müssen.
Mit gemeinsamen Netzwerk Kompetenzen bündeln
Um dieses Forschungsgebiet auf europäische Ebene gezielt voranzubringen und nationale Anstrengungen besser aufeinander abzustimmen, haben sich im Jahr 2005 zwölf Länder zu einem ERA-NET zusammengeschlossen. Das ERA-NET Schema ist ein von der Europäischen Kommission eingeführtes Förderinstrument, um die finanzielle Unterstützung von europäischen Forschern zu harmonisieren und Doppelarbeiten in einzelnen Ländern zu verhindern. Das Netzwerk „ERASysbio“ wird von Deutschland aus koordiniert, über den vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) beauftragten Projektträger Jülich, und will die nationale Förderagenturen und Ministerien unter einem Dach vereinen. Neben Deutschland sind Großbritannien, Österreich, Belgien, Finnland, Frankreich, Israel, Niederlande, Norwegen, Slowenien und Italien vertreten. Bis zum Jahr 2008 wollen sich die beteiligten Partner auf eine gemeinsame Forschungsagenda einigen und Schwerpunkte festlegen, die langfristig finanziell unterstützt werden sollen.
Einzellige Mikroorganismen als Startmodell
Als Pilotprojekt ist dabei die Initiative „SysMo – Systembiologie an Mikroorganismen“ ins Leben gerufen worden, die auf so großes Interesse traf, dass bereits Ende 2005 eine erste gemeinsame Ausschreibung erfolgte. Elf Forschergruppen aus Deutschland, Großbritannien, den Niederlanden, Norwegen, Österreich und Spanien erhalten seit April 2007 für die kommenden drei Jahre insgesamt 28 Millionen Euro, um systembiologische Ansätze zur Erforschung von Mikroorganismen voranzutreiben. Das meiste Geld wird hierbei von deutscher und britischer Seite investiert, die jeweils 11 Millionen Euro bereitstellen.
Bei SysMo stehen einzellige Mikroorganismen im Mittelpunkt des Interesses. Aufgrund ihrer relativ geringen Komplexität sind sie ideale Forschungsobjekte, um ein System als Ganzes zu verstehen. Geplant ist, dass sich im SysMo-Verbund die verschiedenen Projektvorhaben arbeitsteilig miteinander vernetzen. Darüber hinaus ist eine kritische Masse an Forschungskapazität und Know-how erforderlich, um die umfassenden systembiologischen Fragestellungen lösen zu können. Diese Forschungskapazität ist gegenwärtig in keinem europäischen Land allein in ausreichendem Maße vorhanden. Die Wissenschaftler hoffen, dass ihre Ergebnisse neue Anwendungen in den Bereichen Biotechnologie, Gesundheit, Ernährung, Umwelt und Energie haben werden. In der Medizin und Biotechnologie können beispielsweise patientenbezogene Medikamente und Therapien entwickelt werden. Für die industrielle Anwendung sollen maßgeschneiderte, energie- und ressourcenoptimierte biotechnologische Produktionsverfahren erarbeitet werden.
Drei der elf Projekte werden von Deutschland aus koordiniert
Drei der insgesamt elf SysMo-Projekte werden von deutschen Wissenschafltern koordiniert. So betreut beispielsweise Michael Hecker, Leiter des Instituts für Mikrobiologie und Molekularbiologie von der Universität Greifswald , das Projekt BaCell-SysMO, an dem insgesamt 17 Partner aus fünf Länder beteiligt sind. Die Wissenschaftler beschäftigen sich dabei mit einem der wichtigsten Mikroorganismen der industriellen Biotechnologie, dem Bakterium Bacillus subtilis, dessen Genomsequenz bereits vollständig entschlüsselt wurde. Anhand von mathematischen Modellierungen wollen die Forscher ein zusammenhängendes Bild der Einzeller zu gewinnen: Vom Genom bis hin zum Stoffwechsel. Damit soll die Suche nach entscheidenden Faktoren bei bestimmten Wachstumsphasen des Bakteriums erleichtert werden.
Mit Computermodellen Bakterien auf der Spur
Ein anderes SysMo-Projekt wird wiederum von Peter Dürre, Direktor des Instituts für mikrobiologie und Biotechnologie der Universität Ulm, koordiniert. (Mehr Informationen zu Peter Dürre erhalten Sie in unserer Rubrik Forscherprofile) Zusammen mit dänischen und britischen Kollegen wollen die deutschen Wissenschaftler um Dürre per Computersimulation ermittteln, wie das Bakterium Clostridium acetobutylicum auf Veränderungen der Umwelt reagiert. Diese Bakterien stellen aus Zucker den Alkohol Butanol her, der angesichts knapper Rohstoffe als Biosprit von großem Interesse ist. Mathematische Simulationen könnten die Suche nach den optimalen Produktionsbedingungen mit den Bakterien erleichtern, so die Hoffnung der Wissenschaftler.
Im dritten von Deutschland aus koordinierten Projekt (PSYSMO) steht das Bakterium Pseudomonas putida. Diese Mikroorganismen sind wichtig für die mikrobiologische Sanierung von verschmutzten Gewässern und anderen Umweltverschmutzungen. Das Team von britischen, spanischen und deutschen Forschern um Vitor Martins dos Santos vom Braunschweiger Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung hat sich dabei zum Ziel gesetzt, mithilfe der Systembiologie biotechnologisch eingeleitete Stressmerkmale bei diesen Bakterien zu analysieren.
Kontakt beim Projektträger Jülich:
Dr. Gisela Miczka
Tel.: 02461 61-2716
g.miczka@fz-juelich.de
