Neue Methoden und Technologien für die Lebenswissenschaften

Viele Durchbrüche in den Lebenswissenschaften wären ohne innovative Methoden und Technologien unmöglich gewesen. Das Bundesforschungsministerium treibt die Weiter- und Neuentwicklung daher in zahlreichen Projekten voran.

Neue Methoden und Technologien haben die Forschung in den Lebenswissenschaften maßgeblich vorangebracht. © PointImages/iStock/thinkstock

Rasante methodische und technologische Fortschritte haben die Lebenswissenschaften in den vergangenen Jahrzehnten maßgeblich geprägt. So können durch den Einsatz moderner Hochdurchsatzverfahren und bioinformatischer Methoden mittlerweile komplette menschliche Genome schnell und kostengünstig sequenziert werden. Erste Anwendungen dieser Methoden in der Medizin existieren bereits. Die Genschere CRISPR-Cas9 erlaubt die präzise und einfache Veränderung von Erbinformationen. In Zukunft könnte diese Methode etwa bei der Therapie von seltenen genetischen Erkrankungen zum Einsatz kommen. Die Beispiele zeigen, wie wichtig neue Methoden für die biomedizinische Forschung sind. Dabei haben die Methoden oft eine breite Anwendbarkeit und sind für weitere wissenschaftliche Bereiche einsetzbar.

Fehlende Beobachtungsmethoden

Dennoch liegen noch immer viele biologische Phänomene im Dunkeln verborgen, weil sie sich den derzeitigen Beobachtungsmethoden entziehen. So lassen sich etwa Zuckerstrukturen, die an Proteine angehängt werden und für die interzelluläre Kommunikation eine wichtige Rolle spielen, bisher nur ansatzweise analysieren. Ihre Bedeutung für die Funktion von Zellen und damit von ganzen Organismen lässt sich bislang nur erahnen. Auch lassen sich biologische Prozesse in lebenden Zellen bisher kaum beobachten. Zwar steht mit der modernen Cryo-Elektronenmikroskopie ein Verfahren zur Verfügung, das bis zur molekularen Ebene räumlich aufgelöste Bilder liefert. Allerdings müssen die Proben dafür tiefgefroren sein. Die Forscherinnen und Forscher erhalten somit lediglich Momentaufnahmen. Es ist so, als könnten sie nur den Startpunkt und das Ziel erkennen, aber der Weg dazwischen bleibt im Verborgenen.

Förderung neuer Ansätze

Es fehlen jedoch nicht nur neue Beobachtungsmethoden sondern auch entsprechende Verfahren für die Datenauswertung. Die Fortschritte im Bereich experimenteller Methoden gehen einher mit gestiegenen Anforderungen an die Verarbeitung und Analyse der gewonnenen Daten. Neben neuen bioinformatischen Werkzeugen werden dabei auch neue Methoden zur mathematischen Modellierung und Simulation komplexer biologischer Systeme benötigt. Im Rahmen der Förderinitiative „Computational Life Sciences“ unterstützt das Bundesforschungsministerium daher die Entwicklung innovativer Methoden und Softwarewerkzeuge zur bioinformatischen Verarbeitung und Modellierung.

Auch im Labor stellt sich die Frage, wie man mit innovativen Methoden die Lebenswissenschaften neu denken kann. Durchschlagende Ideen entstehen dabei manchmal eher zufällig: Wenn Forscherinnen und Forscher aus ganz verschiedenen Fachbereichen miteinander ins Gespräch kommen und feststellen, dass sich ihre Methoden und Forschungsansätze verbinden lassen. Mit Kreativ-Workshops zur Methodenentwicklung will das Bundesforschungsministerium Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler einen solchen Austausch über den Tellerrand hinweg ermöglichen. Diese Workshops bringen Expertinnen und Experten aus verschiedenen Disziplinen zusammen und schaffen eine Atmosphäre, in der neue Ideen entstehen können. Hier endet die Unterstützung allerdings nicht. Besonders vielversprechende Ansätze erhalten darüber hinaus eine Förderung für eine Sondierungsphase und Aussicht auf weitere Förderung. Dies trägt dazu bei, Deutschland zu einem führenden Forschungs- und Innovationsstandort in den Lebenswissenschaften zu machen.