Podcasts about systembiologie

In dieser Folge des „Visionäre der Gesundheit“-Podcasts spricht Inga Bergen mit Dr. Peter Spork, einem führenden Wissenschaftsjournalisten und Epigenetik-Experten. Gemeinsam diskutieren sie über das transformative Potenzial der Epigenetik und Systembiologie. Die Episode beleuchtet, wie diese Forschungsfelder unsere Sicht auf Gesundheit grundlegend verändern könnten. Was ist Epigenetik? Die Epigenetik beschäftigt sich mit der Frage, wie Umweltfaktoren […] Der Beitrag Epigenetik und Systembiologie: Peter Spork über ein neues, ganzheitliches Verständnis von Gesundheit erschien zuerst auf Visionäre der Gesundheit.

In diesem Podcast spreche ich mit Prof. Dr. Angela Relógio. Zusammen mit ihren Kollegen untersucht Relógio die Verbindung der internen Uhr mit sportlicher Aktivität, Krebs und Neurodegeneration. Die Professorin für Systembiologie führt uns in die spannende Welt der internen biologischen Uhr mit taktgesteuerten Genen und ihren Auswirkungen auf Krankheiten. In dieser Folge besprechen wir: - Was die Chronobiologie ist und wie sie sich in unserem Alltag auswirkt. - Was Lerchen, Eulen, Löwen, Wölfe, Delfine und Bären mit der Chrono-Wissenschaft zu tun haben. - Wie das Wissen um die zirkadiane Uhr die Medizin revolutionieren könnte. - Wann wir am besten Sport treiben. - Was bei unserer Badezimmerausstattung zu bedenken ist. - Wie wir abends unseren Melatonin-Spiegel anheben können. - Welche anderen Tricks uns beim Ein- und Durchschlafen helfen. - Was ein Jetlag genau ist und wie wir ihn möglichst schnell wieder loswerden.      Weitere Informationen zu Prof. Dr. Angela Relógio findest du hier: www.time-teller.eu https://www.medicalschool-hamburg.de/ueber-uns/team/team-fakultaet-medizin/angela-relogio/   Du interessierst dich für Gesunde Langlebigkeit (Longevity) und möchtest ein Leben lang gesund und fit bleiben, dann folge mir auch auf den sozialen Kanälen bei Instagram, TikTok, Facebook oder Youtube. https://www.instagram.com/nina.ruge.official https://www.tiktok.com/@nina.ruge.official https://www.facebook.com/NinaRugeOffiziell https://www.youtube.com/channel/UCOe2d1hLARB60z2hg039l9g Disclaimer: Ich bin keine Ärztin und meine Inhalte ersetzen keine medizinische Beratung. Bei gesundheitlichen Fragen, wende dich bitte an deinen Arzt/deine Ärztin.

In der Systembiologie werden zum Beispiel physiologische Abläufe in Modellen am Computer nachgestellt und mit Daten gespeist – teils mit Hilfe Künstlicher Intelligenz. So können etwa Abläufe in Zellen besser verstanden werden. Ein Ziel: Eine bessere Krebs-Prävention. Ralf Caspary im Gespräch mit Prof. Stefan Legewie, Universität Stuttgart.

Er hat die zweite Staffel Science Slam im Podcast gewonnen. Deswegen widmen wir ihm und seinem Forschungsthema eine ganze Synapsen-Folge: Systembiologe Lorenz Adlung nimmt uns mit in sein Labor am Universitätsklinikum Eppendorf in Hamburg. Wir haben ihn dort besucht und mit ihm über darüber gesprochen, warum manche fettleibige Menschen stoffwechsel-gesund sind, obwohl das Verhältnis zwischen Körpergröße und Körpermasse im krankmachenden Bereich liegt. Denn: Übergewicht bringt in den meisten Fällen viele verschiedene chronische Krankheiten mit sich! Für seine Forschung untersucht Lorenz Adlung mit seinem Team einen bestimmten Typ Zellen, der offenbar einen Unterschied machen könnte! Quelle: https://www.ndr.de/nachrichten/info/Synapsen-Textilarchaeologie-Detektivarbeit-mit-gepoekelten-Fasern,podcastsynapsen308.html / Bitte abonniert den Original-Podcast: https://www.ndr.de/nachrichten/info/podcast2994.xml

Er hat die zweite Staffel Science Slam im Podcast gewonnen. Deswegen widmen wir ihm und seinem Forschungsthema eine ganze Synapsen-Folge: Er hat die zweite Staffel Science Slam im Podcast gewonnen. Deswegen widmen wir ihm und seinem Forschungsthema eine ganze Synapsen-Folge: Systembiologe Lorenz Adlung nimmt uns mit in sein Labor am Universitätsklinikum Eppendorf in Hamburg. Maja Bahtijarević und Korinna Hennig haben ihn dort besucht und mit ihm über darüber gesprochen, warum manche fettleibige Menschen stoffwechsel-gesund sind, obwohl das Verhältnis zwischen Körpergröße und Körpermasse im krankmachenden Bereich liegt. Denn: Übergewicht bringt in den meisten Fällen viele verschiedene chronische Krankheiten mit sich! Für seine Forschung untersucht Lorenz Adlung mit seinem Team einen bestimmten Typ Zellen, der offenbar einen Unterschied machen könnte!

Er hat die zweite Staffel Science Slam im Podcast gewonnen. Deswegen widmen wir ihm und seinem Forschungsthema eine ganze Synapsen-Folge: Er hat die zweite Staffel Science Slam im Podcast gewonnen. Deswegen widmen wir ihm und seinem Forschungsthema eine ganze Synapsen-Folge: Systembiologe Lorenz Adlung nimmt uns mit in sein Labor am Universitätsklinikum Eppendorf in Hamburg. Maja Bahtijarević und Korinna Hennig haben ihn dort besucht und mit ihm über darüber gesprochen, warum manche fettleibige Menschen stoffwechsel-gesund sind, obwohl das Verhältnis zwischen Körpergröße und Körpermasse im krankmachenden Bereich liegt. Denn: Übergewicht bringt in den meisten Fällen viele verschiedene chronische Krankheiten mit sich! Für seine Forschung untersucht Lorenz Adlung mit seinem Team einen bestimmten Typ Zellen, der offenbar einen Unterschied machen könnte!

Die Weltpolitik hat als ein wichtiges Übereinkommen das Menschrecht auf Nahrung im Sozialpakt der Vereinten Nationen verankert, eine Folge der schrecklichen Welternährungskrise von 1974. Die Kernprinzipien des Rechts auf Nahrung wie Verfügbarkeit, Zugang, Nutzung und Stabilität sind derzeit mehr denn je bedroht. Die Ursachen sind Kriege, Krisen und Konflikte, die soziale, ökonomische und ökologische Strukturen und Netzwerke destabilisieren. Menschenrechte werden mit Füßen getreten oder eingeschränkt, die EU-Sanktionsliste ist lang und darauf stehen nicht nur Vertreter und Vertreterinnen von Gewaltregimen wie Russland oder Iran, sondern auch Finanzinstitute, politische Parteien, Unternehmen oder paramilitärische Gruppen. Die Klimakatastrophe befeuert diese Entwicklungen. Die Nahrungsmittelteuerung verschärft die Kluft und schon jetzt wird von einer Milliarde Menschen ausgegangen, die in tiefste und von Hunger begleitete Armut abrutschen werden. In dieser Welt im Ohr Radio- und Podcastfolge widmen sich Expertinnen und Experten den globalen, aber auch lokalen Verflechtungen von Ernährungssystemen. Blickwinkel aus Wissenschaft, Politik und Zivilgesellschaft beleuchten ein dramatisches Problem der Weltgemeinschaft. Auch alternative Konzepte und rezente Forschungsergebnisse sind zu hören. Im Welt im Ohr-Archiv auf der Website des OeAD finden sich weitere Podcasts zum Thema Ernährung im Rahmen der akademischen Projekte von APPEAR, gefördert aus Mitteln der OEZA und vom OeAD implementiert, wie beispielweise 10 Jahre APPEAR: „Hörschau“ Wasser-Energie-Ernährung und Bio-logisch! Organische Methoden für globale Ernährung. Im Interview: Mag.a Christina Gugerell und Mag.a Marta López Cifuentes, Universität für Bodenkultur (BOKU), Nachwuchsforschungspreisträgerinnen Österreichischer Preis für Entwicklungsforschung 2021 Prof. Dr. Haroon Akhram Loodi, Ökonom, Department of International Development Studies, Trent University, Kanada Prof. Dr. Wolfram Weckwerth, Systembiologe, Department für Ökogenomik und Systembiologie an der Fakultät für Lebenswissenschaften Gestaltung und Moderation: Maiada Hadaia (Verantwortlich für den Sendungsinhalt) Transcript English H. Akram-Lodhi Transkript Deutsch H. Akram-Lodhi

Was bewegt die Menschen, die unsere Welt weiterdenken und die Grenzen des Wissens verschieben? Darum geht es in den neuen Folgen des Wissenschafts-Talks bei rbbKultur "Gefährliche Gedanken". Zu Gast bei Jörg Thadeusz ist heute der Zellbiologe Nikolaus Rajewsky. Der Direktor des Berliner Instituts für Medizinische Systembiologie am Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin arbeitet daran, Krankheiten bereits zu erkennen, während sie in den Zellen entstehen.

Den Menschen als biologisches System zu verstehen, das ist das Ziel der Systembiologie: vom Genom über Zellen und Organe bis hin zu Psyche und Umwelt. Fehlentwicklungen in Organismen sollen erkannt werden, noch bevor sie sich zu Krankheiten entwickeln.Von Matthias Eckoldtwww.deutschlandfunkkultur.de, Zeitfragen. FeatureDirekter Link zur Audiodatei

Lorenz Adlung ist nicht nur ein Systembiologe mit eigenem Labor (AdlungLab), sondern auch ein Teil des beliebten Bio Podcast Bugtales.fm (etc. pp.). Außerdem ist er bekennender Mildly Interesting Hörer, was uns natürlich sehr freut. Nach unseren hartnäckigen Ankündigungen, haben wir es auch nun endlich geschafft, ein Weihnachtsspecial mit ihm aufzunehmen! Herausgekommen ist eine super Folge über seine Forschung, "Krebsheilung", künstliche Intelligenz und eine Studie über Apple Watches, die vor Krankheitssymptomen warnen. Hört doch mal in Bugtales.fm rein: https://open.spotify.com/show/3e0oUrpXTaJ6fs1Z2MwVys?si=2e40ceef841740e2 In sein Rap-Album: https://open.spotify.com/artist/3Kl6lcdiZxZaAkMOALk9SN?si=NSi4nc6cRBOkPPqTPpdXPQ Und bei Twitter: https://twitter.com/LorenzAdlung Quellen: https://www.dropbox.com/s/kovgfw2mpqcmojm/nejmoa1901183.pdf?dl=0

Es geht spannend weiter. Du erfährst vom neuen Wissenschaftszweig der Systembiologie und wie dein digitaler Zwilling 2000 Leben für dich durchspielt, um dir den besten Tipp für ein langes, gesundes Leben zu geben. Heute geht es um die Systembiologie und das neueste Buch von Peter Spork: Die Vermessung des Lebens. Es ist so spannend! Weltweit forschen Wissenschaftler mit Hochdruck daran, den menschlichen Körper von der kleinsten Zelle bis zu den großen Organen, von der Psyche bis zum Einfluss von Umwelt, sozialen Kontakten, Lifestyle, Ernährung, Bewegung, Schlaf zu verstehen. Mit moderner Computertechnik und Algorithmen der Mathematik entschlüsseln Systembiologen die unfassbar vielen Stoffwechselvorgänge und Verhaltensmuster, die unser Leben ausmacht. Ihre Erkenntnisse wachsen jeden einzelnen Tag – und werden die Medizin revolutionieren. Denn: Je besser wir verstehen, wie Krankheiten entstehen, desto eher können wir sie verhindern. Ich bespreche mit Dr. Peter Spork, welche Chancen diese zukunftsweisende Wissenschaft uns bringt: So wie es aussieht, werden wir schon bald in der Lage sein, unsere eigene Gesundheit besser zu steuern, uns besser gegen chronische Krankheiten zu schützen und das Altern zu verlangsamen. Durch die rasanten Fortschritte der Biologie und der Computerwissenschaft gelingt die Vermessung des Lebens immer besser. Denn inzwischen können wir Fragen beantworten wie: - Was passiert mit uns, wenn wir bestimmte Maßnahmen gegen Coronavirus ergreifen? - Was kann ich heute gezielt für meine persönliche Gesundheit tun? - Wie kann ich Krankheiten verhindern, bevor sie entstehen? Die Antworten der Systembiologie basieren auf komplexe mathematische Formeln. Sie helfen uns, die beste aller möglichen Zukünfte auszuwählen, indem wir gezielt auf sie hinleben. Im Interview werden wir vom von unserem digitalen Zwilling reden. 
So spuky das auch klingt: Eines Tages werden Krankheiten sehr viel seltener werden. Und die wenigen unausweichlichen Leiden und das Altern werden erträglicher sein als heute. Dank der Systembiologie wird die heutige Medizin, die fast immer nur gegen Krankheiten gerichtet ist, von einer Medizin abgelöst werden, die unsere Gesundheit steuert. Also das Gegenteil von dem, was wir heute kennen. In diesem 3. Teil besprechen wir, was Systembiologie bedeutet und welche Zukunftsaussichten wir haben, weil Wissenschaftler auf der ganzen Welt unser Alter angenehmer machen wollen. Es gibt keinen Grund, sich davor zu fürchten. Das versucht Peter Spork in dieser Episode zu erklären. Und ich glaube ihm. Viel Spaß.

In dieser Episode geht es um die neuesten Erkenntnisse aus der Schlafforschung und wie du durch deinen Lifestyle Einfluss auf deine Genetik nehmen kannst. Heute geht es um die Schlafforschung und die Epigenetik. Der Begriff "Epigenetik" ist zusammengesetzt aus den Wörtern Genetik und Epigenese, der Entwicklung eines Lebewesens. Epigenetik gilt als das Bindeglied zwischen Umwelteinflüssen, Lifestyle und Genen. Gene werden an- und abgeschaltet. Die Epigenetik - und damit dein Lifestyle - bestimmt mit, unter welchen Umständen welches Gen angeschaltet wird und wann es wieder stumm wird. Der Mensch hat mehr als 200 Zelltypen und in fast jeder Zelle ist dieselbe DNA-Sequenz, aber nicht in jeder Zelle sind alle Gene aktiv. Die primäre Information, die einen Menschen ausmacht, ist die Gensequenz, sonst wären eineiige Zwillinge sich nicht so ähnlich. Doch epigenetische Veränderungen sorgen dafür, dass nur ein Zwilling anfälliger für z.B. Diabetes wird. Spanische Forscher haben eineiige Zwillinge zwischen drei und 74 Jahren untersucht. Was sich herausgefunden haben: Die jüngsten Zwillinge unterschieden sich in ihrem epigenetischen Code kaum. Die ältesten Zwillinge sehr. Im Laufe des Lebens machen Zwillinge unterschiedliche Dinge durch, entwickeln andere Gewohnheiten, z.B. viel oder wenig Zucker essen, sich oft oder wenig bewegen - oder befinden sich in anderen Lebensumständen. So entwickeln sich auch ihre epigenetischen Codes in verschiedene Richtungen. Der unterschiedliche Lifestyle hat dafür gesorgt. Die Bücher 
 - Das Uhrwerk der Natur – wo es um die Chronobiologie, also unsere natürlichen Rhythmen geht, - Wake-up! In dem es darum geht, dass wir alle ausgeschlafener werden, also gut schlafen, - Der zweite Code! Wo Peter Spork erklärt, wie wir unsere Gene über einen gesunden Lifestyle auf gesund bleiben stellen können. - Gesundheit ist kein Zufall: Wo es darum geht, was genau Einfluss auf unsere Gesundheit hat und wie wir alles zum Gute wenden können. - Und schließlich sein neuestes, extrem spannendes Buch: Die Vermessung des Lebens! Wie uns die Systembiologie dabei hilft, Krankheiten zu verhindern, bevor sie entstehen. ziehen einen wunderbaren Kreis um das Thema, um das es in diesen drei Episoden geht: Wie legen wir heute den Grundstein für eine hohe Lebensqualität im Alter? Fernab von chronischen Krankheiten, schmerzenden Gelenken und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Wie schaffen wir es auch mit 70, 80, 90, 100 so fit so sein, dass wir diese letzten Jahre genießen können. Dass wir eben nicht im Pflegeheim landen, weil wir uns nicht mehr selbst helfen können. Nicht auf einen Rollator angewiesen sind, sondern noch wandern oder auf Reisen gehen? Was ich dir mit all meinem Wissen, das ich habe sagen kann: die starke Basis für all das legen wir heute! Jetzt! Im letzten Teil haben wir besprochen, welchen Einfluss die Chronobiologie, die Rhythmik unseres Körpers auf unsere Gesundheit hat. Zum Ende der Episode sind wir in ein zweites großes Thema eingestiegen: die Schlafforschung. Ich starte in diesem 2. Teil mit einer Frage, die du dir sicher auch schon oft gestellt hast. Viel Spaß!

Diese Woche in der Zukunft: Eine Kombination aus Biologie, Physik und Mathematik, angereichert mit Hochleistungs-IT: Der Begriff Systembiologie ist noch weithin unbekannt. Unter dem Radar wird hier Schritt für Schritt das eingelöst, was die Verfechter einer individualisierten Medizin seit Jahren fordern und in Aussicht stellen: Wir erheben größte Menge unterschiedlichster Daten quer durch alle Aspekte des persönlichen Lebens, bilden Modelle, um Verlauf und Entwicklung simulieren und prognostizieren zu können und schaffen damit ein hoch potentes Instrument: Der einzelne Mensch erfährt seine Perspektive – welche Krankheiten wahrscheinlich sind, wie sich Umweltfaktoren auswirken, etc. – und kann damit steuern: Wenn ich hundert gute Jahre erleben will, wie wirkt sich dann das Glas Rotwein am Abend konkret aus, wie die schräge Ehe, wie die Bäume im Garten und vor allem: Was kann ich tun? Der Wissenschaftsautor https://www.peter-spork.de/ (Peter Spork) hat gerade ein Buch über die Systembiologie veröffentlicht: „Die Vermessung des Lebens“. Er erwartet, dass wir in den kommenden zehn Jahren den Punkt erreichen, an dem tatsächlich jeder und jede einzelne konkret das eigene Wohlbefinden steuern kann. Das bedeutet dann zugleich auch das Ende der Medizin, wie wir sie kennen. Falls sich jemand fragt: Ja, das bedeutet, dass wir das gesamte Gesundheitswesen umbauen müssen, zu völlig anderen Formen der Datenerhebung und -verarbeitung, der Zusammenarbeit und der Finanzierung kommen müssen. Allerdings: Das müssen wir ohnehin, insofern hilft es, eine konstruktive Richtung zu erkennen. Dazu eine Lesung vorab aus unserem neuen Buch „https://carls-zukunft.de/buchprojekt-creating-a-better-normal-restart-2021/ (Creating the better normal)“. Jan Wokittel, Head of digital Products bei Roche, reflektiert über Digitales Arbeiten nach Corona. Aus seiner Sicht wirkt die Pandemie wie ein Brandbeschleuniger, hin zu einer vernetzten, digitalen Arbeitswelt, die auch grundlegend andere Strukturen hervorbringen wird. Das tradierte Führungsmodell hat endgültig ausgedient, gute Entscheidungen werden möglichst nah an der Basis getroffen, ohne Zutun von Führungskräften. Der Gast dieser Woche:https://www.peter-spork.de/ (Peter Spork), Wissenschaftsautor, zuletzt von „Die Vermessung des Lebens“, DVA 2021

In den nächsten drei Episoden hörst du ein Interview, das ich mit Dr. Peter Spork geführt habe. Dr. Peter Spork ist so was wie ein Star für mich. Ich bewundere ihn für sein Wissen und wie er es in die Welt trägt. Aufmerksam wurde ich auf ihn während meiner Ausbildung zum Coach der kPNI (klinische Psycho-Neuro-Immunologie). Meine Dozenten sprachen über Epigenetik, Chronobiologie und über die Schlafforschung – und empfahlen die Bücher von Peter Spork. Ich fing also bereits vor 6 Jahren an, mir die Bücher von Peter Spork einzuverleiben. Und das meine ich so, wie ich es sage. Sie sind nämlich so spannend und gut verständlich geschrieben, dass ich sie meist in einem Rutsch durchgelesen habe.  Peter Spork gilt laut Deutschlandfunk als „einer der führenden deutschen Wissenschaftsautoren“ und als „der Mann, der die Epigenetik populär machte“. Er hat Biologie, Anthropologie und Psychologie studiert und promovierte im Bereich der Neurobiologie/Biokybernetik. Biokybernetik ist die Wissenschaft, die sich mit den Regelungs- und Steuerungsabläufen in biologischen Systemen befasst. Seit 1991 arbeitet er als freiberuflicher Wissenschaftsjournalist und tritt als Vortragsredner in TV und Radio auf. Er schrieb mehrere in zehn Sprachen übersetzte Sachbücher. Sein aktuelles Buch „Die Vermessung des Lebens“ ist das erste allgemeinverständliche deutschsprachige Sachbuch zur Systembiologie. Die Systembiologie, die ich bisher noch gar nicht auf dem Schirm hatte, wird auch Thema im Interview sein. Ein superspannendes, sehr zukunftsträchtiges Gebiet. In den Jahren 2009 und 2017 erschienen Peter Sporks Spiegel-Bestseller zur Epigenetik und einem neuen Verständnis von Gesundheit als Generationen überschreitenden Anpassungsprozess, Der zweite Code und Gesundheit ist kein Zufall. In seinen Arbeiten zur Chronobiologie und Schlafforschung – etwa im Buch Wake up! – plädiert Spork für eine ausgeschlafenere Gesellschaft und fahndet nach den biologischen Ursachen des Schlafs. Seit 2010 ist er Autor und Herausgeber des „Newsletter Epigenetik“, seit 2018 des RiffReporter-Magazins Erbe&Umwelt.  Ich möchte in dieser Podcast-Show immer mal wieder mit Experten über den Tellerrand hinausschauen. Dir da draußen in leicht verständlicher Sprache einen Einblick in die Zauberhaftigkeit, in die Wunderwelt deines Körpers geben. Sei dir gewiss, dass dein Körper ein Wunder ist, auch wenn du ihn vielleicht wegen ein paar oder auch mehr Kilos gerade nicht besonders magst. Umso mehr möchte ich dich motivieren, das zu erkennen und ihm all das zu geben, was er braucht. Zunächst um gesund zu werden oder deine Gesundheit auf ein ganz neues Level zu stellen. Was ich dir versprechen kann: Die Pfunde purzeln dann von ganz allein. Also lass uns eintauchen in die wunderbare Welt deines Körpers und wie Peter Spork sie erklärt und beschreibt.  In diesem 1. Teil erfährst du u. a. - Wie wichtig Ernährung wirklich ist, wenn du gesund alt werden willst? - Warum längere Störungen im Biorhythmus das Risiko für alle chronischen Krankheiten erhöhen.   - Wie es passieren kann, dass Organe gegeneinander arbeiten.  - Welche Hauptrolle die Netzhaut deiner Augen bei all dem spielt.  - Wie es kommt, dass wir kleine Uhren in unseren Zellen haben.  - Wie Jetlag entsteht, weil das Gehirn eher in New York ankommt, als die Leber. - Warum es reicht, kleine Dinge zu verändern und in den Alltag einzubauen. Viel Spaß!

Den menschlichen Körper ganheitlich zu betrachten, ist die Idee hinter der sogenannten Systembiologie. Die Hoffnung ist, den Ursachen von Krankheit auf die Spur zu kommen. Von Peter Spork. | Mehr zur Sendung: http://swr.li/systembiologie | Bei Fragen und Anregungen schreibt uns: wissen@swr2.de | Folgt uns auf Twitter: @swr2wissen

Autor: Pyritz, Lennart Sendung: Forschung aktuell Hören bis: 19.01.2038 04:14 #IchbinHanna-Diskussion auf Twitter Wie steht es um die Arbeitsbedingungen des wissenschaftlichen Nachwuchses? Coronavirus Welche Risiken birgt die Delta-Variante? Interview mit Carsten Watzl, TU Dortmund Kurz-Rezension "Auslese kompakt" Die Vermessung des Lebens Wie wir mit Systembiologie unseren Körper ersmals ganzheitlich begreifen - und Krankheiten verhindern, bevor sie entstehen Von Peter Spork Wissenschaftsmeldungen Sternzeit 14. Juni 2021 Hans-Jürgen Bolle, das Klima und die Satelliten Am Mikrofon: Lennart Pyritz

Autor: Pyritz, Lennart Sendung: Forschung aktuell Hören bis: 19.01.2038 04:14 #IchbinHanna-Diskussion auf Twitter Wie steht es um die Arbeitsbedingungen des wissenschaftlichen Nachwuchses? Coronavirus Welche Risiken birgt die Delta-Variante? Interview mit Carsten Watzl, TU Dortmund Kurz-Rezension "Auslese kompakt" Die Vermessung des Lebens Wie wir mit Systembiologie unseren Körper ersmals ganzheitlich begreifen - und Krankheiten verhindern, bevor sie entstehen Von Peter Spork Wissenschaftsmeldungen Sternzeit 14. Juni 2021 Hans-Jürgen Bolle, das Klima und die Satelliten Am Mikrofon: Lennart Pyritz

Liebe Zuhörende, herzlich willkommen zur 2. Staffel der „Diagnose: Zukunft“, präsentiert von eHealth-Tec. Der Podcast thematisiert die Digitalisierung des Gesundheitswesens und beleuchtet die Entwicklung in diesem Bereich aus unterschiedlichen Blickwinkeln. Zusammen mit hochkarätigen Gästen sprechen die Gastgeber Doc Esser und Tobias Leipold über Herausforderungen und mögliche Zukunftsprozesse in diesem spannenden Themenfeld. Wenn Technologie und Medizin sich verbinden, können mithilfe eines modularen Barcodes und Machine Learning Krankheiten in einem frühen Stadium erkannt und behandelt werden. Prof. Dr. Nikolaus Rajewsky, Systembiologe, Leiter des Berlin Institute for Medical Systems Biology und Gründer des Konsortiums „LifeTime“, gibt in diese Episode einen Einblick in die Forschung des Instituts und die Digitalisierung menschlicher Zellen. Wie können diese Daten erhoben werden? Welche Vorteile bietet das für Patienten und Ärzte? Womit beschäftigt sich LifeTime? Diese und weitere spannende Themen erwarten Sie in Diagnose:Zukunft, präsentiert von eHealth-Tec. Viel Spaß beim Anhören!

Schonmal von Systembiologie gehört? Die neue Wissenschaft hat das Zeug dazu, die gängigen Ansätze in Medizin, Training und Ernährung zu revolutionieren und die Veränderung Deiner Figur und Fitness um ein Vielfaches zu erleichtern. Dr. Peter Spork verrät Dir, was die Zukunft der Fitness bringt und wie Du schon heute davon profitierst. ********** Sponsor dieser Folge ist Athletic Greens. Als Fitness mit M.A.R.K. Hörer bekommst Du zu Deiner ersten Bestellung kostenlos 5 Travelpacks, einen Jahresvorrat Vitamin D+K2 plus das Willkommenspaket mit Shaker und schicker Keramikdose. ********** Dr. Peter Spork ist Biologie, Anthropologe und Psychologe, hat in Neurobiologie promoviert und gehört zu den führenden deutschen Wissenschaftsautoren. Seine Artikel sind u.a. publiziert in F.A.Z., GEO, Bild der Wissenschaft, Süddeutscher Zeitung und auf dem Portal Riffreporter. Mit seinen Spiegel-Bestsellern, Der zweite Code und

Schonmal von Systembiologie gehört? Die neue Wissenschaft hat das Zeug dazu, die gängigen Ansätze in Medizin, Training und Ernährung zu revolutionieren – und die Veränderung Deiner Figur und Fitness um ein Vielfaches zu erleichtern. Dr. Peter Spork verrät Dir, was die Zukunft der Fitness bringt und wie Du schon heute davon profitierst. ********** Sponsor dieser Folge ist Athletic Greens. Als Fitness mit M.A.R.K. Hörer bekommst Du zu Deiner ersten Bestellung kostenlos 5 Travelpacks, einen Jahresvorrat Vitamin D+K2 plus das Willkommenspaket mit Shaker und schicker Keramikdose. ********** Dr. Peter Spork ist Biologie, Anthropologe und Psychologe, hat in Neurobiologie promoviert und gehört zu den führenden deutschen Wissenschaftsautoren. Seine Artikel sind u.a. publiziert in F.A.Z., GEO, Bild der Wissenschaft, Süddeutscher Zeitung und auf dem Portal Riffreporter. Mit seinen Spiegel-Bestsellern, “Der zweite Code” und “Gesundheit ist kein Zufall“, hat Peter das Thema Epigenetik in Deutschland maßgeblich bekannt gemacht. Darüber hinaus hat er Sachbücher zu den Themen Schlafforschung und Chronobiologie veröffentlicht. Sein neues Buch, “Die Vermessung des Lebens“, öffnet die Tür in die Zukunft der Fitness mittels Systembiologie. Erste technische Umsetzungen gibt es bereits – mit SmartWatches, Sportuhren und Trackern. Dabei stellt die heute erhältliche Technologie erst den Anfang dar. Die Vision der Systembiologen ist der “Digitale Zwilling”, der Dich begleitet und Dir über eine KI-gestützte Simulation Deines Lebens ganz individuell Empfehlungen und Tipps gibt, die Dich noch leichter an Dein Ziel führen. Egal, ob Wettkampf, Fettabbau oder einfach … nackt gut aussehen. Höre diese Folge nur, wenn Du bereit bist, vor allen anderen dort draußen einen Blick in die Zukunft der Fitness zu wagen.

Krankheiten werden seltener und das Altern erträglicher – das ist die optimistische Prognose im neuen Buch „Die Vermessung des Lebens“. Es geht um Systembiologie als Wissenschaft. Sie soll Medizin so verändern, dass es künftig eher darum geht, Gesundheit zu erhalten als Krankheiten zu bekämpfen. Christine Langer im Gespräch mit Peter Spork, Wissenschaftsjournalist

Anna Löwa erforscht am Berliner Max-Delbrück-Centrum die Funktionsweise des menschlichen Gehirns an Organoiden - Mini-Hirnen in der Petrischale. Das Ziel: Eine Alternative zu Tierversuchen zu finden. Thomas Prinzler spricht mit ihr darüber.

Immer mehr setzt sich auch in der Wissenschaft die Überzeugung durch, dass es Alternativmethoden zu Tierversuchen geben sollte. Thomas Prinzler hat eine junge Wissenschaftlerin getroffen, die an eben solchen Methoden forscht.

Shiva Ayyadurai ist ein indisch-amerikanischer Wissenschaftler und MIT-Absolvent. Er hat vier Ingenieursabschlüsse des renommierten Massachusetts Institute of Technology und konzentriert sich hauptsächlich auf die Systembiologie. Er kandidierte 2018 für den US-Senat und kandidiert 2020 erneut auf einer Plattform für "Wahrheit, Freiheit und Gesundheit". Als Unterstützer des öffentlichen Gesundheitswesens kritisiert er die Vorschriften im Zusammenhang mit dem Coronavirus und bezeichnet die Krise als "the biggest fearmongering hoax ever". Er unterstützt diese Behauptung, indem er die Zahl der Covid-19-Todesfälle mit der Zahl der Todesfälle in den USA vergleicht, die auf Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und andere immunsuppressive Krankheiten zurückzuführen sind. Dr. Shiva, wie er sich selbst bezeichnet, ist davon überzeugt, dass nur ein ganzheitlicher Ansatz und eine besondere Pflege des Immunsystems die Antwort auf diese und künftige Epidemien sein kann. Er macht Big Pharma und Big Agriculture sowie die Medien dafür verantwortlich, Informationen zu unterdrücken und die Menschen nicht darüber aufzuklären, was wirklich eine gesunde Lebensweise ausmacht. "Obligatorische Medizin" nennt Shiva den Big Pharma-Ansatz und erwartet, dass es bis September nächsten Jahres einen obligatorischen Impfstoff sowie andere regulatorische Maßnahmen geben wird. Anmerkung der Redaktion: Shiva Ayyadurai ist kein Arzt und hat keine medizinische Ausbildung. Er spricht als Systembiologe und Ingenieur. Im Interview spricht Ayyadurai außerdem von dem Coronavirus und der Interaktion mit dem menschlichen Immunsystem. Dieser Zusammenhang ist medizinisch noch nicht abschließend geklärt.

Gudrun unterhält sich in dieser Folge mit Lennart Hilbert, dem Leiter des Hilbert Labs am KIT. Das Labor ist Teil des Instituts für Toxikologie und Genetik (ITG), einem multidisziplinären Zentrum für biologische und chemische Forschung am KIT. Lennart Hilbert ist außerdem Juniorprofessor für Systembiologie/Bioinformatik am Zoologischen Institut des KIT. Das Thema von Lennarts Gruppe ist Computational Architectures in the Cell Nucleus. Das kann man auf zwei unterschiedliche Arten interpretieren. Einerseits untersucht Lennarts Gruppe den räumlichen Aufbau des Zellkerns mit Hilfe von Computern. Es heißt aber auch dass man aufgrund der dabei gewonnenen Erkenntnisse als Fernziel Datenverarbeitung mit Hilfe des Zellkernes als Informationsspeicher ermöglichen will. Gudrun und Lennart haben sich im Rahmen eines Treffens des KIT-Zentrums MathSEE kennengelernt, das im letzten Gespräch vorgestellt wurde. Mit der Hilfe von Super Auflösungs Mikroskopie schauen Lennart und seine Gruppe in das Innere von Zellkernen und sehen dabei dreidimensionale Bilder. Diese Bilder gleichen sie mit den Ergebnissen von den bisher standardmäßig durchgeführten Sequenzierexperimenten von Molekularbiologen ab. "Sehen" erfolgt mit empfindlichen Digitalkameras, deren Bilder geeignet gefiltert werden. Dabei ist eine einschränkende Randbedingung, dass die betrachteten Samples gegen Licht empfindlich sind, aber Licht für die visuelle Darstellung unabdingbar nötig ist - je kleiner die Details, desto mehr Licht. Man kann sich unschwer vorstellen, dass zur Bearbeitung diese Art von Fragen Informatik, Physik, Biologie und Mathematik nötig sind. Damit sich im Rahmen der Zusammenarbeit alle einbringen können, ist es hilfreich, wenn die Methoden einfach und die Ergebnisse visuell unmittelbar verständlich sind. Eine Grundannahme ist, dass die räumliche Organisation im Zellkern den Informationsflüssen aus der DNA-Sequenz entspricht. Die treibende Frage ist: Wie funktioniert Gensteuerung? Der betrachtete Regelkreis ist, dass die DNA als Bibliothek funktioniert. Aus einem Teil wird eine RNA-Kopie erstellt, sodass bestimmte Proteine hergestellt werden können. Diese Eiweiße aber steuern anschließend, welche Teile der DNA als nächstes gelesen werden (das schließt den Regelkreis). In der Systembiologie untersucht man dies bisher in Form von Differentialgleichungssystemen auf einer Metaebene. Wie das aber passiert ist aber noch relativ unklar. Die Hoffnung ist: Neues Sehen hilft hier, neues zu lernen und hierfür ist neueste Technik hilfreich. Die Molekulare Ebene ist der Teil der Biologie, wo im Moment am meisten Neues passiert. Lennart hat in Bremen Physik studiert und anschließend an der McGill University in Montréal in Physiologie promoviert. Hier hat er zum ersten Mal zwischen Theorie und Experiment in zwei Gruppen gleichzeitig gearbeitet. In Dresden am Zentrum für Systembiologie (Max Planck Institut für Molekulare Zellbiolgie und Genetik und Max Planck Institut für die Physik komplexer Systeme) konnte er als Postdoc weiterhin interdisziplinär arbeiten. Seit 2018 ist er am KIT tätig. Lennart und seine Gruppe arbeiten mit Zebrafischen, Bakterienstämmen, Zeitreihenanalyse und anderen mathematischen Modellen. Sie benötigen hoch parallele Simulationen und Machine Learning (z.B. um Mikroskopie-Daten zu entrauschen und mehr Farben gleichzeitig darzustellen). Lennart drückt es im Gespräch so aus: "Ich hab keine Disziplin mehr, ich habe nur noch Fragen." Die beiden Teile seiner Arbeit unterscheiden sich stark: Im Labor sind Gruppentreffen nötig, weil alle aufeinander angewiesen sind. Es wird viel geredet und präzise Handarbeit ist wichtig. In der theoretischen Arbeit ist man auf sich selbst angewiesen und es gibt weniger Interaktion. Any doubts #activematter is a relevant framework to understand nuclear and chromatin organization? Please look at this time-lapse. Zebrafish blastula nucleus, DNA label is Hoechst 33342, single optical section, recorded last night using @VisiTech_UK iSIM. @LennartHilbert, 16.3.2019 Literatur und weiterführende Informationen Y. Sate e.a.: Quantitative measurements of chromatin modification dynamics during zygotic genome activation, bioRxiv preprint, 2019. Lennart Hilbert: Stress-induced hypermutation as a physical property of life, a force of natural selection and its role in four thought experiments. Physical Biology 10(2):026001, 2013 Portrait of Science über Lennart Teil 1 Portrait of Science über Lennart Teil 2 A. Lampe: Hochauflösungsmikroskopie, Die kleinen Dinge, ScienceBlogs, 2017. A. Lampe: Es sind die kleinen Dinge im Leben, 33c3, 2016. Podcasts T. Hagedorn, G. Thäter: MathSEE, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 205, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2019. M. Gonciarz, G. Thäter: Portrait of Science, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 197, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2019. G. Thäter, K. Page: Embryonic Patterns, Gespräch im Modellansatz Podcast, Folge 161, Fakultät für Mathematik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), 2018. Omega Tau-Podcast 072: Forschung in der Zellbiologie, 2011. J. Schmoranze, I. Wessolowski: Beim Herrn der Mikroskope – AMBIO Core Facility, Sciencekompass Podcast, Episode 009 B, 2017.

Zur 100. Folge haben sich Gudrun und Sebastian bei Gudrun getroffen, um sich zum Jubiläum einfach mal in Ruhe über den Podcast, den Ursprung, was wir so erlebten und was vor uns liegt. Für Sebastian öffnete die Raumzeit-Folge zu Tandem-X die Augen, wieviel wissenschaftlicher Inhalt in einem Podcast übertragen werden kann. Schnell war Gudrun begeistert und nahm mit Sebastian die erste Folge zu ihrer Vorlesung über mathematische Modellbildung auf. Nach zwei weiteren Aufnahmen zur Aorta-Challenge und zur Unsichtbarkeit machten wir unsere ersten Versuche öffentlich. Schon früh stellte sich heraus, dass uns die Themen zur Mathematik nicht schnell ausgehen, da es so viele Abschlussarbeiten, Forschungsthemen und Vorlesungen gibt, die jeweils auch noch unter unterschiedlichen Sichtweisen betrachtet werden können. Im Storify sieht man, wie wir schon früh vielseitig unterstützt wurden und unsere Hörerzahl stieg schnell an: Ein besonderer Unterstützer war dabei Henning Krause, der uns eine Grußbotschaft sendete und ganz besonders die Qwirkle-Folge schätzt. Einen weiteren Gruß sandte uns Katrin Leinweber vom KonScience Podcast. Weitere Grüße erreichten uns aus Kanada von Anja Randecker aus unserer Folge zu Wilden Singularitäten, die nun in Toronto als Post-Doc weiter zu Translationsflächen forscht. Sehr haben wir uns auch über die Grüße aus dem Grünen von Martin Rützler gefreut, der selbst im Radio Mono Podcast, im DKG-Podcast und im Sendegarten regelmäßig zu hören ist, die deutschen GanzOhr-Wissenschaftspodcast-Treffen initiierte und die Wissenschaftspodcasts-Seite mit begründete. Neben Gesprächen über Vorlesungen, wie zur Analysis, Höhere Mathematik oder Digitale Währungen, hat nun Gudrun auch eine Vorlesung aufgenommen: Den Schnupperkurs zur Verkehrsmodellierung, der jeweils auf viele Gespräche im Podcast verweist. Bei Konscience gibt es interessante Konzepte zur Verknüpfung von Vortrag und Podcast, die auch auf Vorlesungen angewendet werden könnten. Ganz besondere Grüße erreichten uns von Lorenz Adlung, den wir in der Folge 39 zur Systembiologie im Podcast hatten. Lorenz ist auch ein begnadeter Science-Slammer, wie auch Anastasia August aus unserer Folge 37 zum Metallschaum. Sie ist weiterhin als Mathematikerin am Institut für Angewandte Materialien, wo sie aktuell an Gradierten Schäumen und Magischen Schäumen forscht und ein Graduiertenkolleg vorbereitet. Sebastian hat die Folge 98 zu Primzahlen und Gruppen sehr gefallen, wo Rebecca Waldecker den Einstieg in die Algebra und Zahlentheorie sehr anschaulich beschrieben hat. Besonders spannend sind auch Themen, die inzwischen zu Ausgründungen geführt haben: Markus Dahlem in M-Sense mit dem Thema Migräne, Tobias Hahn mit der Chromatographie, sowie Carlos Falquez, Iris Pantle und Balazs Pritz zu Strömungslärm. Im Zuge des SFB zu Wellenphänomenen haben wir auch ein Special zum Cooking Math Projekt durchgeführt, wo durch Gespräche die vielseitigen Kunstobjekte zur Mathematik dargestellt werden. Ein persönliches Special war für uns aber auch die Nullnummer in Folge 73, die wir mit Nele Heise aufnehmen konnten. Ebenso haben wir uns sehr über die Grüße von Melanie Bartos gefreut, die mit ihrem Podcast Zeit für Wissenschaft immer wieder über spannende wissenschaftliche Themen aus der Uni Insbruck berichtet. Natürlich haben uns auch Annika Brockschmidt und Dennis Schulz vom Science Pie Podcast aus Heidelberg einen wunderschönen Gruß gesendet, und auch Nora Ludewig und Markus Völter vom Omega Tau Podcast schlossen sich mit einer lieben Botschaft an. Und wir freuen uns die beiden im Oktober beim GanzOhr2016-Treffen der Wissenschaftspodcasts wieder zu sehen. Unsere Audiodaten laufen inzwischen durch die Open Source Podcast Audio Chain (OSPAC). Einen Einblick kann man im Vortrag zu OSPAC auf der Subscribe7 oder dem erweiterten Vortrag zu OSPAC auf der GPN16 erhalten, und auch LIGO-Rohdaten auswerten. Informationen zum Aufnehmen von Podcasts mit dem iPhone habe ich auf dem Sendegate hinterlegt. Spannend waren auch die Podcast Nachbarschafts-Graphen, die nun auch eine neue Fortsetzung auf dem FYYD Podcast-Verzeichnis. Wir haben einige Überraschungen in den bisher beliebtesten Folgen und am längesten gehörten Folgen im Modellansatz- welches dies sind, muss man sich beim Interesse im Podcast anhören.

Einleitung: Modell-basierte Vorhersagen für molekulare Netzwerke und zelluläre Interaktionen können durch zwei verschiedene Strategien der Systembiologie getroffen werden, die top-down und bottom-up Strategien. Die bottom-up Strategie beginnt bei a priori Wissen über einzelne Grundelemente und fügt diese zu größeren Einheiten wie Signalwegen oder ganzen Systemen zusammen. Top-down Strategien setzen bei Datensätzen eines Systems an und versuchen Netzwerke, Interaktionen oder Komponenten zu identifizieren, die für das Systemverhalten (z.B. Phänotyp) verantwortlich sind. Im Folgenden werden beide Strategien auf unterschiedliche Transkriptionsdaten angewendet und die Ergebnisse visualisiert. Beide Strategien können auf linearen Regressionsmodellen basieren. In dieser Arbeit werden lineare Regressionsmodelle höherer Ordnung mittels eines neuen visuellen Hilfsmittels, des Eruptionsdiagramms, verglichen. Methodik: Eruptionsdiagramme werden durch die Überlagerung zweier Vulkandiagramme erstellt. Beide Vulkandiagramme werden von derselben Datengrundlage generiert, stammen jedoch von zwei verschiedenen Modellen. Jedes Gen wird von einem Pfeil repräsentiert, welcher bei dem Punkt des Vulkandiagramms von Modell 1 startet und bei dem Punkt des Vulkandiagramms aus Modell 2 endet. Im Rahmen der Modellselektion können Eruptionsdiagramme als visuelles Hilfsmittel verwendet werden, um (ir)relevante Kovariaten, Störfaktoren und Effektmodifikation aufzudecken. Ergebnisse: Es werden zwei verschiedene Transkriptionsdatensätze analysiert: ein Maus-Infektionsdatensatz und ein humaner Asthmadatensatz. Für die Analyse des Infektionsdatensatzes werden verschiedene lineare Regressionsmodelle miteinander verglichen. Durch eine rückwärts-gewandte Modellselektionsstrategie wird gezeigt, dass durch die Infektionskovariaten erster Ordnung zusätzliche erklärende Kraft gewonnen wird. Durch das Eruptionsdiagramm werden Effekte zweiter Ordnung aufgedeckt. Ein Modellvergleich identifiziert die Kovariaten dritter Ordnung als Störfaktoren. Das Modell zweiter Ordnung, welches am besten zu den Daten passt, wird für die weiterführende Analyse verwendet. Die Ergebnisse der Interaktionskovariate werden in aggravating und alleviating Effekte unterteilt. Ein Interaktionseffekt ist alleviating (aggravating, neutral), falls der Effekt der kombinierten Kovariaten schwächer (stärker, identisch) als die Summe der individuellen Effekte dieser Kovariaten ist. Bei der bottom-up Analyse des Asthmadatensatzes werden die Daten nicht auf Einzelgenebene sondern auf Gengruppenebene analysiert. Zunächst wird das passende Regressionsmodell mit Hilfe des Eruptionsdiagramms aufgestellt. Der Einfluss der einzelnen Gene auf das globale Testergebnis der Gengruppen wird in diagnostischen Balkendiagrammen genauer untersucht. Eine Signalweganalyse der Gengruppen zeigt neue Biomarker und Signalwege für die Charakterisierung von allergischem und nicht-allergischem Asthma auf. Diskussion: Die Ergebnisse der Transkriptionsanalyse werden durch Anreicherungsanalysen auf ihre funktionelle Relevanz hin untersucht. Die Ergebnisse zeigten unterschiedliche funktionelle Eigenschaften der aggravating und alleviating Gene auf. Die Anreicherungsanalyse des Asthmadatensatzes der Gene, die von Störfaktoren beeinflusst werden und durch Effektmodifikation gekennzeichnet sind, weisen jedoch keine funktionellen Unterschiede auf.

Auf den Vorschlag von Henning Krause verbreiteten viele Forschende unter dem Hashtag #1TweetForschung ihr Forschungsthema in Kurzform. So auch Lorenz Adlung, der in der Abteilung Systembiologie der Signaltransduktion am Deutschen Krebsforschungszentrum in Heidelberg die mathematische Modellbildung für biologische Prozesse erforscht. Bei der Anwendung einer Chemotherapie leiden Krebspatienten oft unter Blutarmut. Hier kann neben der Bluttransfusion das Hormon Erythropoetin, kurz EPO, helfen, da es die körpereigene Erzeugung von roten Blutkörperchen (Erythrozyten) unterstützt. Leider ist EPO als Dopingmittel bekannt, und um dem Doping noch deutlicher Einhalt zu gebieten, wurde im November 2014 in Deutschland ein Entwurf eines Anti-Doping-Gesetz vorgelegt. Trotz gängigem Einsatz und erprobter Wirkung von EPO ist die genaue Wirkung von EPO auf Krebszellen nicht bekannt. Daher verfolgt Lorenz Adlung den Ansatz der Systembiologie, um im Zusammenwirken von Modellbildung und Mathematik, Biologie und Simulationen sowohl qualitativ und quantitativ analysieren und bewerten zu können. Vereinfacht sind rote Blutkörperchen kleine Sauerstoff-transportierende Säckchen aus Hämoglobin, die auch die rote Farbe des Bluts verursachen. Sie stammen ursprünglich aus Stammzellen, aus denen sich im Differenzierungs-Prozess Vorläuferzellen bzw. Progenitorzellen bilden, die wiederum durch weitere Spezialisierung zu roten Blutkörperchen werden. Da es nur wenige Stammzellen gibt, aus denen eine unglaubliche große Anzahl von Trillionen von Blutkörperchen werden müssen, gibt es verschiedene Teilungs- bzw. Proliferationsprozesse. Das Ganze ergibt einen sehr komplexen Prozess, dessen Verständnis zu neuen Methoden zur Vermehrung von roten Blutkörperchen führen können. Den durch Differenzierung und Proliferation gekennzeichnete Prozess kann man mathematisch beschreiben. Eine zentrale Ansichtsweise in der Systembiologie der Signaltransduktion ist, Zellen als informationsverarbeitende Objekte zu verstehen, die zum Beispiel auf die Information einer höheren EPO-Konzentration in der Umgebung reagieren. Von diesem Ansatz werden durch Messungen Modelle und Parameter bestimmt, die das Verhalten angemessen beschreiben können. Diese Modelle werden in Einklang mit bekannten Prozessen auf molekularer Ebene gebracht, um mehr über die Abläufe zu lernen. Die erforderlichen quantitativen Messungen basieren sowohl auf manuellem Abzählen unter dem Mikroskop, als auch der Durchflusszytometrie, bei der durch Streuung von Laserlicht an Zellen durch Verwendung von Markern sogar Aussagen über die Zelloberflächen getroffen werden können. Zusätzlich kann mit der Massenspektrometrie auch das Innere von Zellen ausgemessen werden. In diesem Anwendungsfall werden die mathematischen Modelle in der Regel durch gekoppelte gewöhnliche Differenzialgleichungen beschrieben, die Zell- oder Proteinkonzentrationen über die Zeit beschreiben. Die Differenzialgleichungen und deren Parameter werden dabei sowohl mit Messungen kalibriert, als auch mit den Kenntnissen in der Molekularbiologie in Einklang gebracht. Die Anzahl der Parameter ist aber oft zu hoch, um naiv auf geeignete zu den Messungen passende Werte zu gelangen. Daher wird unter anderem das Latin Hypercube Sampling verwendet, um schnell nahe sinnvollen Parameterwerten zu gelangen, die durch gradienten-basierte Optimierungsverfahren verbessert werden können. Die Basis für diese Art von Optimierungsverfahren ist das Newton-Verfahren, mit dem man Nullstellen von Funktionen finden kann. Ein wichtiger Aspekt im Umgang mit Messergebnissen ist die Berücksichtigung von Messfehlern, die auch vom Wert der Messung abhängig verstanden werden muss- denn nahe der Messgenauigkeit oder der Sättigung können die relativen Fehler extrem groß werden. Die Bestimmung der Modellparameter ist schließlich auch ein Parameteridentifikationsproblem, wo insbesondere durch eine Sensitivitätsanalyse auch der Einfluss der geschätzten Parameter bestimmt werden kann. Sowohl die Parameter als auch die Sensitivitäten werden mit den biologischen Prozessen analysiert, ob die Ergebnisse stimmig sind, oder vielleicht auf neue Zusammenhänge gedeuten werden können. Hier ist die Hauptkomponentenanalyse ein wichtiges Werkzeug, um zentrale beeinflussende Faktoren erfassen zu können. Ein wichtiges Ziel der Modellbildung ist die numerische Simulation von Vorgängen, die als digitale Experimente sich zu einem eigenen Bereich der experimentellen Forschung entwickelt haben. Darüber hinaus ermöglicht das digitale Modell auch die optimale Planung von Experimenten, um bestimmte Fragestellungen möglichst gut untersuchen zu können. Die Umsetzung auf dem Computer erfolgt unter anderem mit Matlab, R (The R Project for Statistical Computing) und mit der spezialisierten und freien Software D2D - Data to Dynamics.Literatur und Zusatzinformationen M. Boehm, L. Adlung, M. Schilling, S. Roth, U. Klingmüller, W. Lehmann: Identification of Isoform-Specific Dynamics in Phosphorylation-Dependent STAT5 Dimerization by Quantitative Mass Spectrometry and Mathematical Modeling, Journal of Proteome Research, American Chemical Society, 2014. (PubMed) Studium der Systembiologie D2D-Software L. Adlung, C. Hopp, A. Köthe, N. Schnellbächer, O. Staufer: Tutorium Mathe für Biologen, Springer Spektrum, 2014. Science: NextGen Voices zur globalen wissenschaftlichen Zusammenarbeit- mit Lorenz Adlung Lorenz Adlung auf Twitter L. Adlung, et. al: Synbio meets Poetry, CreateSpace, 2013. Kollaborationspartner: U.a. Thomas Höfer, Heidelberg, Jens Timmer, Freiburg i. B., Fabian Theis, München Resonator-Podcast 015: DKFZ-Forscher Christof von Kalle Resonator-Podcast 014: Das DKFZ in Heidelberg Omega Tau-Podcast 069: Grundlagen der Zellbiologie Omega Tau-Podcast 072: Forschung in der Zellbiologie Konscience-Podcast 024, Kapitel 5: Das Hochlandgen aus "Wie kam das bloß durch die Ethikkommission?"

Es ist ein neues Gebiet der Biologie, mit dem man rechnen muss: Anstatt nur einzelne Bestandteile zu untersuchen, definiert die Systembiologie Zellen, Zellverbände und Organismen als integrierte und interagierende Netzwerke von Genen, Proteinen und biochemischen Reaktionen. Biologische Daten führen dabei oft zu einem mathematischen Modell, das wiederum durch Experimente überprüft wird. Auch an der LMU sind Biologen, Chemiker, Physiker, Mathematiker, Statistiker, Informatiker und andere Fachwissenschaftler biologischen Systemen auf der Spur.

Basierend auf der Genomsequenz von H. sal. R1 wurde ein genspezifischer Gesamt-Genom-DNA-Mikroarray konstruiert. Hierzu wurden für jeden ORF des Genoms ORF-spezifische Oligonukleotide abgeleitet und zur spezifischen Amplifizierung der Genabschnitte mittels PCR eingesetzt. Nach Amplifizierung und Reinigung der Genabschnitte deckten die Produkte über 97% des halobakteriellen Genoms ab. Zur Konstruktion des Gesamt-Genom-DNA-Mikroarrays wurde jede spezifische Gensonde in fünffacher Wiederholung auf den DNA-Array aufgebracht. Auf diese Weise wurde ein DNA-Mikroarray erstellt, der mit einer Gesamtzahl von 13545 genspezifischen Sonden, das bisher dichteste Raster eines archaealen DNA-Mikroarrays aufweist. Durch parallele genomweite Genexpressionsanalyse in H. sal. R1, wurde der Vergleich zwischen aerobem und phototrophem Wachstum in drei umfassenden DNA-Mikroarrayexperimenten gezogen. Die Mikroarrayexperimente wurden mit dem so genannten „common reference“ Experimentdesign durchgeführt, bei dem eine Mischung aller RNA-Proben eines Experiments als Referenz bei den Hybridisierungen dient. Als weitere Vorraussetzung zur späteren statistischen Datenanalyse wurden die Transkriptomexperimente alle vier- bis fünfmal in unabhängigen Experimenten wiederholt. Die Wahl der Referenz und die Anzahl der unabhängigen biologischen Replikate haben die Basis geschaffen, die erhobenen Expressionsdaten mit Hilfe des R/MAANOVA Paktes der flexiblen und leistungsstarken statistischen Programmoberfläche R auszuwerten. Eine leistungsstarke und flexible Programmoberfläche zur Datenanalyse war unerlässlich, denn mit steigender Komplexität eines Transkriptomexperiments, steigt auch die Anzahl der notwendigen Wiederholungen und damit einhergehend die Gesamtzahl der auszuwertenden Datenpunkte. Für ein durchgeführtes Zeitreihenexperiment vom Wechsel aerobes zu phototrophem Wachstum mit sechs Zeitpunkten, fallen ca. 384.000 Datenpunkte an, für deren Vorder- und Hintergrundwerte die statistischen Kennwerte berechnet werden mussten. Ein solcher statistischer Kennwert ist der so genannte p-Wert, der die Signifikanz eines Ergebnisses widerspiegelt. Auf der Basis dieser signifikanten p-Werte ist eine Liste von 242 Kandidatengenen erstellt worden, die als differentiell exprimiert angesehen werden. Ein Anteil von 54.5% dieser differentiell exprimierten Gene weist kein homologes Protein oder Funktion auf. Diese Tatsache, birgt die Chance sowohl die Existenz dieser ORFs, als auch ihre Funktion aufzuklären. In diesem Zusammenhang wurden für die hypothetischen ORFs OE3107F und OE3136F Deletionsmutanten hergestellt und näher charakterisiert. Dabei wurde festgestellt, dass die Deletionsmutanten R1D3107 und R1D3136 im Vergleich zum WT-Stamm H. sal. R1 deutliche Unterschiede in ihrer Pigmentzusammensetzung aufweisen. Beide Deletionsstämme weisen z.B. einen geringeren Gehalt an Bakteriorhodopsin auf. Somit hat die neu etablierte Methode der DNA-Mikroarray basierten Genexpressionsanalyse dazu beigetragen, zwei bisher unbekannte Kandidaten der Regulation der Expression des Bakteriorhodopsins in H. sal. R1 zu identifizieren. Durch zellfreie in vitro Expression des Gens OE3136F wurde ein möglicher Ansatz zur näheren Charakterisierung und Funktionsaufklärung aufgezeigt. Neben der Herstellung von Deletionsmutanten und deren Charakterisierung, wurde durch die Anwendung einer weiteren Datenanalyse mittels PCA (Hauptkomponentenanalyse) und dem Ansatz die erhobenen Transkriptomdaten auf Stoffwechselwegen abzubilden, zwei weitere denkbare Wege aufgezeigt, aus den ermittelten Expressionsdaten mehr Informationen zu erhalten. Die Ergebnisse aller Transkriptomexperimente für H. sal. R1 stimmen mit den Ergebnissen früherer Arbeiten überein und durch unabhängige Methoden wie RT-PCR, Nothern-Blot-Analysen und Proteomvergleich konnten die Resultate der Expressionsanalysen eindeutig verifiziert werden. Die Konstruktion und Herstellung der H. sal. R1 Gesamtgenom-Mikroarrays und Ausarbeitung eines Standardprotokolls zur Versuchsdurchführung, bilden die Grundlage aller Transkriptomexperimente der Arbeitsgruppe. Daneben ermöglicht die Schaffung einer bioinformatischen Infrastruktur zur statistisch signifikanten Auswertung der DNA-Mikroarray-Hybridisierungsergebnisse die Erstellung einer Transkriptomdatenbank, die durch Anknüpfung an die bereits vorhandene HaloLex-Datenbank jedem Nutzer für weitere Mikroarray-Experimente mit anderer Fragestellung in leichter Form zur Verfügung steht. Abschließend kann gesagt werden, dass die DNA-Mikroarray basierende Transkriptomanalyse von H. sal. R1 dazu beigetragen hat das Wissen über den Prozess der Anpassung an das phototrophe Wachstum zu erweitern. Die in der Arbeit erhobenen Daten bilden die Grundlage einer Datensammlung, die es zu einem späteren Zeitpunkt ermöglichen wird, über viele verschiedene Experimente hinweg neue Co-Regulationen von Genen zu erfassen und damit neue Gene und Verknüpfungen zwischen Stoffwechselwegen schnell und einfach zu detektieren. Die vorliegende Arbeit kann als Ausgangspunkt für genomweite funktionelle Charakterisierung haloarchaealer Genexpression und ihrer Regulation angesehen werden. Dieser Punkt ist im Hinblick auf die wachsende Bedeutung der Systembiologie von entscheidender Wichtigkeit, denn nur auf der Basis von soliden experimentellen Ergebnissen können Modelle aufgestellt und verbessert werden.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der statistischen Modellierung und Inferenz genetischer Netzwerke. Assoziationsstrukturen und wechselseitige Einflüsse sind ein wichtiges Thema in der Systembiologie. Genexpressionsdaten weisen eine hohe Dimensionalität auf, die geringen Stichprobenumfängen gegenübersteht ("small n, large p"). Die Analyse von Interaktionsstrukturen mit Hilfe graphischer Modelle ist demnach ein schlecht gestelltes (inverses) Problem, dessen Lösung Methoden zur Regularisierung erfordert. Ich schlage neuartige Schätzfunktionen für Kovarianzstrukturen und (partielle) Korrelationen vor. Diese basieren entweder auf Resampling-Verfahren oder auf Shrinkage zur Varianzreduktion. In der letzteren Methode wird die optimale Shrinkage Intensität analytisch berechnet. Im Vergleich zur klassischen Stichprobenkovarianzmatrix besitzt speziell diese Schätzfunktion wünschenswerte Eigenschaften im Sinne von gesteigerter Effizienz und von kleinerem mittleren quadratischen Fehler. Außerdem ergeben sich stets positiv definite und gut konditionierte Parameterschätzungen. Zur Bestimmung der Netzwerktopologie wird auf das Konzept graphischer Gaußscher Modelle zurückgegriffen, mit deren Hilfe sich sowohl marginale als auch bedingte Unabhängigkeiten darstellen lassen. Es wird eine Methode zur Modellselektion vorgestellt, die auf einer multiplen Testprozedur mit Kontrolle der False Discovery Rate beruht. Dabei wird die zugrunde liegende Nullverteilung adaptiv geschätzt. Das vorgeschlagene Framework ist rechentechnisch effizient und schneidet im Vergleich mit konkurrierenden Verfahren sowohl in Simulationen als auch in der Anwendung auf molekulare Daten sehr gut ab.