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Rubrik: Tagesberichte
Neue Professur für Systembiologie
Biologie als exakte Wissenschaft

Published: 18.09.2003 06:00
Modified: 18.09.2003 09:12

Am Mittwoch wählte der ETH-Rat Ruedi Aebersold zum Professor für Systembiologie. „ETH Life“ sprach mit dem Biologen über das neue, aufstrebende Forschungsgebiet und dessen Chancen in Zürich.

Interview: Christoph Meier (mailto:<email-pii>)
Herr Aebersold, mit Ihnen kommt ein neues Forschungsgebiet an die ETH, die Systembiologie. Was hat man darunter zu verstehen?
Das Grundlegende der Systembiologie ist die Analyse ganzer biologischer Systeme. Normalerweise wurden solche Systeme auf molekularer Ebene studiert, in dem man die einzelnen Komponenten detailliert untersuchte. Die Einsichten in das System bestanden deshalb nur in der Summe dieser Teile. Bei einer solchen Beschreibung ist es aber wahrscheinlich, dass Verbindungen zwischen den Teilen oder Eigenschaften nicht erscheinen, die dem System als Ganzem eigen sind. Die Systembiologie versucht, gezielt alle Komponenten eines Systems zu studieren. Die gewonnene Information solcher Versuche wird dann in dynamische Computermodelle integriert. Diese Modelle ermöglichen es, die Eigenschaften des Systems zu simulieren.
Können Sie ein Beispiel nennen, was man in der Systembiologie erforscht?
Nehmen wir an, eine Zelle wird durch äussere Stimuli von einem Ruhezustand aus aktiviert und beginnt sich zu teilen sowie spezifische Faktoren auszuschütten. Es ist zu erwarten, dass eine solche Stimulation eine komplexe Antwort auf molekularer Ebene hervorruft: Neue Produkte und ihre Vorläufer müssen synthetisiert werden, Energie wird benötigt und eine Vielzahl von Aktivitäten müssen kontrolliert und koordiniert werden. Mit der Systembiologie hoffen wir, Verbindungen zwischen „Modulen“ wie Energiestoffwechsel oder Genaktivität herauszufinden. Obwohl die Systembiologie noch eine junges Gebiet ist, hat sie bereits einige Erwartungen in Studien an Pro- und einfachen Eukaryoten erfüllen können
Was resultiert aus diesen Einsichten?
Wie gesagt, ist das Ziel der Systembiologie ein umfassenderes Verständnis biologischer Systeme. Schliesslich soll man anhand von Computermodellen simulieren können, wie sich solche Systeme verhalten, insbesondere bei Störungen. Das sind die langfristigen Ziele. Nützliche Informationen können aber schon früher erwartet werden. So könnte die Analyse der Proteine im Blutserum möglicherweise bei der Erkennung von Krebs und anderen Krankheiten helfen.
Wie geht man grundsätzlich in der Systembiologie vor?
Die Technologien und Strategien der Systembiologie entwickeln sich immer noch sehr schnell. Ein allgemeines Muster scheint sich aber zu etablieren. Es besteht aus folgenden Schritten: Zuerst wird das zu untersuchende System anhand des verfügbaren Wissens definiert. Als zweites werden die bekannten Komponenten systematisch gestört, zum Beispiel durch Mutationen oder Inhibierung. Im dritten Schritt hält man die Antworten auf diese Störungen mit globalen Technologien fest. So werden unter anderem die Boten-RNA oder die Stoffwechselprofile gemessen. Als viertes werden die Daten in ein Computermodell integriert, dass den Daten am besten entspricht. Mit dem Modell werden als nächstes Verhaltensweisen des Systems vorausgesagt, die dann mit den beschriebenen Schritten wieder getestet werden können.
Die allgemeine Strategie ist also der Gebrauch iterativer Zyklen von Experiment und Voraussage, wie sie in den exakten Wissenschaften wie Physik und Chemie erfolgreich angewendet wurden. Falls das auch in der Systembiologie gelingt, wird sie die Biologie von einer hauptsächlich beschreibenden in eine exakte Wissenschaft transformieren.
Ist somit ihr Gebiet innerhalb der Biologie eine Metadisziplin?
Statt von einer Metadisziplin ziehe ich es vor von einer interdisziplinären und integrativen Disziplin zu sprechen. Dies deshalb, weil es einer Anstrengung verschiedener Gebiete wie Biologie, Chemie, Informatik, Physik und Statistik bedarf.
Wie weit ist die Systembiologie ein Kind des humanen Genomprojekts?
Sie ist es in zweierlei Hinsicht. Zuerst ist das Produkt des humanen Genomprojekts, die Sequenz des humanen und anderer Genome, eine kritische Komponente für Technologien mit hohem Durchsatz. Eine entsprechende Analyse der Genexpression oder die Proteomik liefern die Daten für die Systembiologie.
Zum zweiten ist das Wissen der genauen Anzahl Gene einer Art das wichtigste Resultat eines Genom-Sequenzierungsprojekts. Denn alle biologischen Prozesse müssen mit den nun bekannten Genen und ihren Produkten erklärt werden können. Der zu erkundende Raum ist somit riesig aber endlich.
Sie integrieren also verschiedenste Datensätze in Ihren Modellen. Trotzdem, ist man für einen gezielten Therapieansatz immer noch gezwungen, an einem einzelnen Gen oder Protein anzusetzen?
So weit es pharmakologische Interventionen betrifft, ist die Aussage korrekt. Die kritische Frage ist jedoch, welches Gen oder Protein angegangen werden soll. Hier wird die Systembiologie neue Einsichten gewähren. Zudem wird der systematische Ansatz wahrscheinlich auch unerwünschte Nebeneffekte von Medikamenten aufdecken.
Sie sind Mitbegründer des Institute for Sytems Biology (ISB) (1) in Seattle. Fällt es da nicht schwer wegzugehen?
Das ISB ist immer noch eine junge, wachsende Institution. Die Wirkung meines Wechsels nach Zürich war aber ein wichtiges Thema während meiner Entscheidungsphase. Zusammen mit meinen Gründerkollegen, Lee Hood und Alan Aderem, entschieden wir uns für eine relativ lange Übergangszeit, die es dem ISB erlaubt, sich der Situation anzupassen. Die ETH-Leitung unterstützt diese Pläne grosszügig. Als relativ kleines Institut erkannte das ISB auch die Vorteile der Interaktionen mit anderen führenden Forschungsanstalten. Wir gehen davon aus, dass mein Wechsel nach Zürich die Zusammenarbeit zwischen ISB und dem Forschungsplatz Zürich verstärken wird.
Was zeichnet für Sie denn den Forschungsplatz Zürich aus?
Eine kritische Grösse, eine breite Palette an starken Forschungsprogrammen, das Bewusstsein, dass Zusammenarbeit und das Zusammenführen von Ressourcen nötig ist, die starke internationale Ausrichtung und das entsprechende Personal, sowie der Wille, neue Strukturen zu ermöglichen und neue Wege zu gehen. Dazu gehört auch die Systembiologie-Initiative. Mit dieser will man mit den besten Zentren weltweit konkurrenzieren. In der Initiative manifestiert sich für mich auch die starke Kooperationsmentalität von ETH und Universität Zürich. Dieser Umstand trug wesentlich zu meiner Entscheidung bei, nach Zürich an die ETH zu kommen.
In Basel soll auch ein ETH-Institut für Systembiologie entstehen. Freuen Sie sich darüber, dass anscheinend auch in der Schweiz das Gebiet an mehren Orten Fuss fasst?
Ich finde es aufregend, dass die Idee sich ausbreitet. Systembiologie ist ein komplexes Gebiet und benötigt viele Ressourcen. Aus meiner Sicht sollte in der Schweiz das wichtigste Ziel sein, ein international führendes Systembiologie-Programm aufzubauen. Falls die Programme in Zürich und Basel auf dieses Ziel ausgerichtet sind, ist die Erfolgwahrscheinlichkeit hoch. Wenn aber eher eine regionale Konkurrenz anstatt einer internationalen entsteht, dann verpasst man eine grosse Chance.Footnotes: