Anwendung in Humanmedizin und Pflanzenzüchtung

Biohymed-Projekt: Pantograph visualisiert Unterschiede in Genomen

Das Tübinger Bioinformatik-Unternehmen Computomics GmbH entwickelt gemeinsam mit dem Zentrum für Quantitative Biologie der Universität Tübingen (QBiC) neue Datenanalysemethoden, die sowohl für eine optimierte Pflanzenzüchtung als auch zum Aufspüren von humanen Erkrankungen eingesetzt werden können.

Kick-off-Meeting des Biohymed-Projekts Pantograph in Tübingen. © Zabel / BioRegio STERN Management GmbH

Vom Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) erhält das zugehörige Entwicklungsprojekt "Phenotyping and Population Graph" (Pantograph) eine Förderung im Rahmen des ZIM-Netzwerks „Biohymed“ (Bioregion Stern).

Im Zeitalter der Hochdurchsatzsequenzierung können Genome immer schneller entschlüsselt werden. In der Genomforschung eröffnen sich dadurch ganz neue Fragestellungen: Welche genomischen Unterschiede weist ein Patient mit einer Krankheit auf, verglichen mit anderen Patienten? Haben Patienten mit krankheitsfördernden Varianten eines Gens weitere, damit zusammenhängende Mutationen in der Umgebung? Können diese Unterschiede für Diagnose und Therapie genutzt werden? Wie und wo im Genom unterscheiden sich Pflanzen, die beispielsweise gegen Trockenheit außergewöhnlich resistent sind, und lässt sich womöglich diese Fähigkeit übertragen?

Hier setzt das gemeinsame Projekt "Pantograph" an: Um auf diese Fragen schnell und zuverlässig Antworten liefern zu können, entwickelt ein Team aus dem Bioinformatik-Unternehmen Computomics und dem Zentrum für Quantitative Biologie der Universität Tübingen (QBiC) eine Software, die übersichtlich und interaktiv das Erbgut eines Lebewesens visualisieren kann. Die Innovation von Pantograph besteht in der Darstellung der Genome als Graph und macht dadurch genetische Unterschiede zwischen verschiedenen Genomen sofort sichtbar. Diese Darstellung kann gleichzeitig auch Metadaten wie Krankheitsverläufe oder Pflanzeneigenschaften (Phänotypen) anzeigen und die Genome danach sortieren.

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Die Software ist vielseitig einsetzbar: Sie ermöglicht Medizinern eine genauere und bessere Beurteilung von genetisch bedingten oder beeinflussten Krankheiten, und Pflanzenzüchter können bessere Züchtungsvorhersagen treffen.

Dr. Verena Grimm, Projektleiterin der Bioregio Stern Management GmbH: „Auch wenn die Einsatzgebiete der Humanmedizin sowie der Pflanzenzüchtung auf den ersten Blick sehr unterschiedlich erscheinen, so verfolgen sie doch ein gemeinsames Ziel: Informationen über das Genom und den Phänotyp bestmöglich zu nutzen, um Krankheitsursachen zu ergründen und bessere Behandlungskonzepte zu entwickeln.“

Im Rahmen des Biohymed-Projekts entwickelt Computomics als Experte auf dem Gebiet der Pflanzenforschung und Bioinformatik ein Mess- und Analyse-System. Es dient der umfangreichen Generierung und effizienten Auswertung phänotypischer Daten großer Pflanzenpopulationen. Dieses System wird in Kooperation mit QBiC durch ein Software-Tool zur visuellen Darstellung und Analyse genetischer und phänotypischer Variationen großer Human- und Pflanzenpopulationen sinnvoll erweitert.

Quelle: BioRegio STERN

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