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Systembiologie

Die Forschung in den Biowissenschaften hat sich in den vergangenen Jahren grundlegend gewandelt. Die bislang vorherrschende qualitativ ausgerichtete Untersuchung biologischer Vorgänge stößt immer häufiger an Grenzen. Die zunehmende Komplexität der Forschungsgegenstände, die Erfassung und Vorhersage dynamischer Prozesse sowie deren Einordnung in ein systemisches Verständnis erfordern die umfangreiche Erzeugung aber auch Verarbeitung quantitativer Daten. Die verschiedenen Ebenen von Genom, Epigenom, Proteom und Metabolom müssen detailliert studiert und sinnvoll in einen Gesamtzusammenhang gebracht werden, sollen Regulation und Kontrolle biologischer Vorgänge verstanden werden.

Die Systembiologie hat sich seit Anfang des 21. Jahrhunderts zu einem leistungsstarken Ansatz entwickelt. Ihre Stärken, die lösungsorientierte Kombination interdisziplinärer Expertisen, die Nutzung der erzeugten Synergien aber auch ein unverstellter Blick auf "das Ganze" sind die Grundlage für eine erfolgreiche Ausbreitung. Im gegenseitigen Austausch zwischen Modell und Experiment entstehen realitätsnahe Vorhersagen mit denen Anwendungen in Gesundheitsforschung und Bioökonomie vorangetrieben werden. In einer weltweit gut vernetzten Gemeinschaft behaupten hiesige Forscher eine Spitzenposition und stärken den Wissenschafts- und Wirtschaftsstandort Deutschland.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) hat frühzeitig das Potential der Systembiologie erkannt und mit der Fördermaßnahme Systeme des Lebens - Systembiologie adressiert. Im Zuge dieser Bekanntmachung wurde 2004 das Kompetenznetz HepatoSys etabliert, das sich mit der Generierung von Standards, Methoden und Wissen auf dem Weg zu einer "virtuellen Leberzelle" befasst. Hierauf baut seit 2010 das Netzwerk Virtuelle Leber mit seiner Mission auf, Physiologie, Morphologie und Funktion der menschlichen Leber modellhaft abzubilden.

Weitere Fördermaßnahmen zielen auf die Etablierung von Zentren, die die erforderliche interdisziplinäre Expertise und Technologien unter einem Dach vereinen und so die Ausbildung von Systembiologen ermöglichen. Vier solcher Forschungseinheiten der Systembiologie (FORSYS) sind mit Beteiligung der Bundesländer seit 2007 an den Standorten Magdeburg (MaCS), Heidelberg (ViroQuant), Potsdam-Golm (GoFORSYS) und Freiburg (FRISYS) etabliert worden. Durch Kooperationsprojekte und Nachwuchsgruppen in der begleitenden Maßnahme FORSYS-Partner wird die aufgebaute Expertise der Forschungseinheiten genutzt und ergänzt.

Den methodisch und technologisch hohen Anforderungen des systembiologischen Forschungsansatzes widmen sich seit 2006 die Bekanntmachung Quantitativen Analyse zur Beschreibung dynamischer Prozesse in lebenden Systemen (QuantPro, 2006) und die darauf aufbauenden Fördermaßnahme Neue Methoden in der Systembiologie (SysTec, 2009).

Anwendungsfelder für Systembiologie gibt es überall in den Lebenswissenschaften, insbesondere in der biomedizinischen Forschung. Hier ist die Aufklärung der verschiedenen Lebensprozesse und der unterschiedlichen Krankheitsmechanismen aufgrund der hohen Komplexität ohne Zuhilfenahme mathematischer Modelle nicht mehr möglich. Mit den Etablierung der Systembiologie in den Fördermaßnahmen Medizinische Systembiologie (MedSys, 2009), Systembiologie in der Krebsforschung (CancerSys, 2011) und Systembiologie der Gesundheit im Alter (GerontoSys I & II, 2010 & 2011) trägt das BMBF entscheidend zum Fortschritt bei. Letztere widmet sich insbesondere dem Verständnis allgemeiner Alterungsprozesse und stellt sich somit den Herausforderungen einer alternden Gesellschaft.

Anwendung und Nutzen des systembiologischen Forschungsansatzes in Deutschland zeigen sich über biomedizinische Aspekte hinaus auch in Anwendungsfeldern, die der Bioökonomie zugerechnet werden. Hier wurden mit der Aktivität Systembiologie in der BioEnergie (BioEnergieSys, 2008) sowie mit den transnationalen Förderprogrammen Systembiologie in Mikroorganismen (SysMO I & II, 2006 & 2009) und Anwendungen des systembiologischen Forschungsansatzes in der Biomedizin und anderen Innovationsfeldern (ERASysBio+, 2009) innovative Projekte unterstützt, die Beiträge zur BioEnergie, Biotechnologie und Agrikultur leisten. Letztere ermöglichen deutschen Forschern eine weltweite Vernetzung, insbesondere im europäischen Forschungsraum.

Mit der Dachmarke e:Bio - Innovationswettbewerb Systembiologie wird das BMBF die Aktivitäten der Systembiologie bündeln und Deutschland als Systembiologiestandort vor dem Hintergrund der Missionen und Handlungsfelder des Rahmenprogramms Gesundheitsforschung und der Nationalen Forschungsstrategie BioÖkonomie 2030 weiter stärken.