Das Magazin - Ausgabe 03 - Systembiologie

Abbildung 2: Bildgebende Massenspektrometrie an der Netzhaut
Bildgebende Massenspektrometrie ermöglicht es, komplexe Proteinmuster in der Netzhaut zu visualisieren und damit Proteine einzelnen Schichten der Netzhaut zuzuordnen.
Beispielhaft dafür ist eine Klassifikation der Spektren (oben links) und die Verteilung von sieben Proteinen in der Netzhaut, sowie das entsprechende Massenspektrum (unten).
(Bild: Institut für Pathologie, Helmholtz Zentrum München)
geeigneten Zellkultursysteme, die suboptimalen Messmethoden
und die noch fehlenden Modellierungsansätze, haben ein
Verständnis des Gesamtzusammenhangs verhindert. Enorme
methodische Fortschritte wurden in den letzten Jahren gemacht,
aber trotzdem resultierte daraus noch kein umfassendes theoretisches
Modell der Adaptation. Der Hauptgrund liegt in der Herangehensweise.
Man versuchte bisher vom molekularen Detail
auf die nächsthöhere Ebene zu schließen. Dadurch war es aber
nicht möglich, Gesamtbetrachtungen von Geweben, wie die der
Netzhaut, anzustellen. Die Systembiologie verfolgt einen anderen
Ansatz. Man geht ganzheitlich an das Problem heran, in diesem
Fall von der Ebene des Gewebes ausgehend. Erst dieser Ansatz ermöglicht
ein systembiologisches Verstehen der Adaptation, wobei
hier vor allem bildgebende Verfahren eine zentrale Rolle spielen.
Erst wenn man die Netzhaut als Gewebe begreift und in ihrer
Gesamtheit analysiert, ist ein ganzheitliches Verständnis der
Adaptation möglich. Dieses Vorgehen war bislang wegen fehlender
Methoden nicht möglich. Durch die Kombination von molekularen
und bildgebenden Verfahren kann jetzt die Netzhaut auf
Einzelzellebene untersucht werden. Dies ermöglicht erstmals eine
ganzheitliche Betrachtung und systembiologische Analyse.
Neben eines systembiologischen, integrativen Ansatzes, der verschiedenste,
sich methodisch ergänzende, molekulare und bildgebende
Verfahren vereint, braucht es eine enge Zusammenarbeit
mit Modellierungsspezialisten, sowohl bei der Planung der Experimente
als auch bei der anschließenden mathematischen Modellierung.
Diese Voraussetzungen sind erstmals im Verbundprojekt
„IMAGING – Multimodale proteomische Bildgebung: Zugang zur
biomedizinischen Systembiologie von Geweben“ der SysTec-Initiative
des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF)
gegeben. Das Verbundprojekt vereint vier Forschungsinstitute
des Helmholtz Zentrums München (die Abteilung für Proteinanalytik,
das Institut für Pathologie, das Institut für Biologische
und Medizinische Bildgebung und das Institut für Biomathematik
und Biometrie) und zwei Partner aus der Industrie (die Definiens
AG aus München, und die Bruker Daltonik GmbH aus Bremen).
Gemeinsam ist es nun möglich, die Adaptation der Netzhaut mit
Abbildung 3: Definiens Software Plattform zur Verwaltung und Analyse insbesondere von Bilddaten
Zu sehen sind a) Projektverwaltung für die einzelnen
Präparate der Netzhaut; b) Ansicht eines histologischen
Schnitts der Netzhaut; c) automatisch identifizierte
Schichten der Netzhaut (blau, gelb, braun); d)
Detailansicht von automatisch identifizierten Strukturen
(grün) in der Stäbchen- und Zapfenschicht;
e) Darstellung eines zugeordneten Spektrums einer
bildgebenden Massenspektrometriemessung.
Bild: Definiens AG, München
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Forschung Die Funktionsweise der Netzhaut
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