Den biologischen Text des Menschen lesen lernen

Text: Sven Titz

Burkhard Rost hat die junge Disziplin der Bioinformatik entscheidend mitgeprägt. Seine Computerprogramme helfen, den biologischen Bauplan des Menschen genauer zu verstehen. An der Technischen Universität München soll er nun eine Exzellenzforschergruppe aufbauen.

Proteine sind ein Schlüssel zur modernen Medizin. „Kein einziges neues Medikament wird heute ohne die Analyse von Proteinen entwickelt“, sagt Burkhard Rost. Jede Krankheit habe im Grunde etwas mit den Eiweißen zu tun. Da der Mensch bis zu 25 000 unterschiedliche Proteine besitzt, die in seinem Genom kodiert sind, ist der Analysebedarf entsprechend hoch. Doch das erledigen keine Heerscharen von Laboranten – heutzutage werden viele biologische Stoffe von Computern untersucht. Die Bioinformatik hat sich in den letzten Jahren zu einem eigenen, hochdynamischen Fachgebiet entwickelt. Rost ist einer ihrer führenden Spezialisten und hat sie maßgeblich mitgestaltet.

In den vergangenen zehn Jahren arbeitete der deutsche Forscher an der Columbia University in New York. Zuletzt untersuchte er mit seiner Arbeitsgruppe, wie sich Proteine verändern, ob und wie sie interagieren und welche Funktion sie im Körper ausüben. „Von der Hälfte der menschlichen Proteine wissen wir nicht, wozu sie eigentlich da sind“, sagt er. Um die Sisyphusarbeit der Analyse zu vereinfachen, hat Rost mit seinem Team eine spezielle Software entwickelt. Die für diesen Zweck verwendeten Algorithmen sind lernfähig – das beschleunigt die Analyse. Auch vielen anderen Wissenschaftlern helfen Rosts Computerprogramme weiter, unter anderem bei der Dechiffrierung des Genoms. Doch selbst mit Rechnerhilfe bleibt es eine gewaltige Herausforderung, der Datenflut Herr zu werden. „Die Menge der biologischen Daten wächst viel rascher als die Geschwindigkeit der Computer“, sagt der 47-Jährige.

Fokussierung auf das Genom
Jetzt wird er seine Forschungen als Humboldt-Professor am Institut für Bioinformatik der Technischen Universität (TU) München fortsetzen. Damit rücken für Rost neue Fragestellungen ins Zentrum seiner Forschungen. In Zukunft will er sich stärker mit dem Genom beschäftigen. Das liegt auch an den Professoren Hans-Werner Mewes, Dmitrij Frishman und Martin Hrabé de Angelis, die bereits an der TU sowie am Helmholtz Zentrum München im Bereich Genomorientierte Bioinformatik arbeiten. Auch in der reinen Informatik findet Rost mit den Münchner Professoren Stefan Kramer und Ernst Mayr ein ausgezeichnetes Umfeld. Und schließlich folgen einige Mitglieder der New Yorker Arbeitsgruppe ihrem Chef nach Bayern.

Ungewöhnlich breite Ausbildung
Rosts Wechsel nach München bedeutet dem TU-Präsidenten Wolfgang Herrmann, der sich stark dafür eingesetzt hat, sehr viel. „Nun sind wir in der Bioinformatik in Europa konkurrenzlos“, versichert er. Mit zur Entscheidung des Wahl-New-Yorkers beigetragen hat nicht zuletzt, dass seine Frau ebenfalls eine ausgezeichnete Position in München fand. Die Zellbiologin Karima Djabali ist eine Spezialistin für Progerie, eine seltene Erkrankung, die sich in vorzei- tiger Alterung manifestiert. An der TU-eigenen Klinik für Dermatologie und Allergologie wird Djabali eine eigene Arbeitsgruppe leiten. Auf diese Weise können beide Spitzenforscher ihre Karriere auf höchstem Niveau fortsetzen.

Der Weg an die Spitze der Bioinformatik war für den gebürtigen Niedersachsen keineswegs vorgezeichnet. Zunächst studierte er weder Biologie noch Informatik, sondern belegte – neben seinem Hauptfach Physik – Geschichte, Philosophie und Psychologie. Erst nach seiner Promotion in Theoretischer Physik an der Universität Heidelberg gelangte Rost über Umwege in das Reich der Lebenswissenschaften. Als Naturwissenschaftler mit ungewöhnlich breiter Ausbildung war er für den Sprung in die Bioinformatik gut gerüstet.

Anwendungen in der Krebstherapie
Die Anwendungen dieses relativ neuen Forschungsbereichs liegen in erster Linie in der Medizin, zum Beispiel in der Entwicklung von Präparaten zur Behandlung von Krebs und zur Hemmung von Alterungsprozessen. Rost rechnet auch damit, dass medizinische Therapien durch die Erkenntnisse der Bioinformatik individueller gestaltet werden könnten – Stichwort „gene profiling“. Dabei wird untersucht, wie sich die Gene einer Einzelperson vom Durchschnitt unterscheiden und was dies für die Gesundheit des Menschen bedeutet.

Einen möglichen Nutzen der Bioinformatik gibt es aber auch in völlig anderen Bereichen, etwa in der Müllbeseitigung. So hofft Rost, dass sich eines Tages mithilfe von Proteinen Plastikabfälle abbauen lassen. Die Bioinformatik hilft dabei, solche Proteine zu finden. Sein persönlicher wissenschaftlicher Traum ist allerdings noch ein ganz anderer: Er würde gern einmal eine echte biologische Zelle im Computer simulieren. Doch bis dahin ist es ein ziemlich weiter Weg.