Bioinformatiker

Das Spezialgebiet von Bioinformatikern liegt da, wo Biologen und Informatiker allein nicht weiterkommen. In vielen Forschungsbereichen, in denen enorme Datenmengen anfallen, etwa in der Genetik, sind effektives Forschen und Ergebnisauswertungen ohne die Lösungen der Bioinformatiker nicht mehr möglich. Wenn sich Wissenschaftler in der Forschung auf Neuland begeben, existieren häufig keine passenden Hilfsmittel in Form von speziellen Programmen oder Datenbanken, die helfen könnten, Antworten auf die speziellen Fragen der Forscher zu liefern.

Hier kommt der Bioinformatiker ins Spiel. Bioinformatiker verbinden Wissen über biologische Zusammenhänge (z.B. Grundlagen der Genetik, Zusammensetzung von Molekülen, Proteinen und Zellen) mit den Kenntnissen und Fähigkeiten eines Informatikers. Sie entwickeln Datenbanken oder Programme zur Datenauswertung, simulieren biologische Abläufe, prüfen Daten auf Signifikanzen und vieles mehr. Sie arbeiten dabei eng mit den Forschern zusammen.

Genau zugeschnitten

Bioinformatiker schreiben Programme, die genau auf die Erfordernisse des aktuellen Forschungsvorhabens und dessen wissenschaftliche Fragestellung zugeschnitten sind. Sie bereiten außerdem verschiedenste Daten auf und speichern sie in geeigneten Bioinformatik-Datenbanken, in denen beispielsweise Daten über den Aufbau verschiedener Proteine gesammelt werden. So dokumentieren sie Forschungsergebnisse und machen sie anderen Forscher-Teams zugänglich. Die enormen Datenmengen, die verarbeitet und gespeichert werden müssen, können zum Beispiel aus DNA-Sequenzierungen stammen. Die Entschlüsselung des menschlichen Genoms in den 90er Jahren bis in das Jahr 2003 wäre ohne Bioinformatiker nicht möglich gewesen.

Bioinformatiker bei der Arbeit

Wichtige Bereiche der Bioinformatik sind unter anderem die Sequenzanalyse, die Strukturbioinformatik, die Analyse von Daten aus Hochdurchsatzmethoden und die Verwaltung und Auswertung der Daten aus naturwissenschaftlichen und medizinischen Forschungsgebieten.

Außerdem ist die Bioinformatik ein wichtiger Pfeiler der Systembiologie. Die Systembiologie hat zum Ziel, biologische Prozesse und Organismen in der Gesamtheit zu verstehen.

Bioinformatiker tragen dazu bei, auf Grundlage der gesammelten Daten biologische Abläufe zu simulieren und zu visualisieren. Bioinformatiker erstellen Modelle, die mit den Forschungsergebnissen in Einklang stehen. Dazu ist einiges an Abstraktionsvermögen erforderlich.

Durch zunehmende Datenmengen unentbehrlich

Woran liegt es, dass die Forschung früher ohne Bioinformatiker ausgekommen ist und sie nun unentbehrlich sind? Die Datenmengen, die zur Verfügung stehen, sind z.B. durch Automatisierungen der Forschungsabläufe sowie durch Geräteentwicklungen schlicht und ergreifend gewachsen. Einige Beispiele hierzu sind die DNA-Sequenzierung, hochauflösende bildgebende Verfahren sowie das High-Throughput-Screening. Die zur Verfügung stehenden Daten sind wertvoll, können aber nur genutzt werden, wenn sie in sinnvolle Zusammenhänge gebracht werden.

Einige dieser Methoden haben bereits Einzug in die medizinische Anwendung gehalten. Genomanalysen werden z.B. für Diagnosen von erblich bedingten Krankheitsbildern genutzt. Zur Auswertung der Sequenzierungsdaten und Abstimmung möglicher Behandlungsmethoden entwickeln Bioinformatiker Computerprogramme.

Die Zugangsmöglichkeiten zu diesem Arbeitsgebiet sind vielfältig. Derzeit arbeiten noch viele Quereinsteiger aus der Informatik oder einer Naturwissenschaft im Bereich Bioinformatik, aber es gibt auch spezialisierte Bioinformatik Studiengänge. Zu den Studieninhalten zählen unter anderem Biochemie, Molekularbiologie, Genetik und Mathematik, aber auch Programmierung, Algorithmentheorie, Datenstrukturen und Modelle der Bioinformatik.

Darüber hinaus wird Bioinformatik auch als Schwerpunkt- oder Vertiefungsfach innerhalb verschiedener Informatik- oder Biotechnologiestudiengänge angeboten. Gute Englischkenntnisse sind enorm wichtig – in Internationalen Teams ist die Arbeitssprache Englisch, auch die meiste Fachliteratur ist in englischer Sprache verfasst.

Bioinformatiker bringen ihre Fähigkeiten in Unternehmen aus verschiedensten Bereichen wie Pharma, Chemie, Pflanzenschutz oder Biotechnologie ein – auch in Hochschulen und Forschungseinrichtungen bieten sich vielfältige Fragestellungen für sie. Besonders im Bereich Forschung und Entwicklung im Genom- und Arzneimittelbereich, Zell- und Molekularbiologie und der klinischen Forschung finden sich Tätigkeiten für Bioinformatiker. Software- und Datenbankanbieter für naturwissenschaftliche Anwendungen sind ebenso gute Arbeitgeberadressen für Bioinformatiker. Spezialisten für statistische Auswertungen sind besonders in der klinischen Forschung gefragt.

Perspektiven

Es ist bei weitem noch nicht die Bedeutung aller Gene bekannt, die der Mensch in sich trägt, geschweige denn der Gene aller Organismen. Hier ist noch ein großer Forschungsbedarf vorhanden. Bioinformatiker können so zum Beispiel zur Erkennung und Heilung von genetisch bedingten Erbkrankheiten beitragen. Ein Langzeitziel ist es, alle biologischen Strukturen eines Organismus zu erfassen und sichtbar zu machen und das Zusammenspiel und die Funktionsweise biologischer Prozesse zu imitieren und zu verstehen. Die klinische Forschung bietet viele Einstiegsmöglichkeiten für Naturwissenschaftler mit guten Programmier- oder Statistikkenntnissen.

Erfolgsfaktoren für Bioinformatiker

  • Doppelqualifikation in Naturwissenschaft und Informatik
  • Kenntnisse einschlägiger Datenbanken, Meta- Suchmaschinen (z.B. Bioinformatik-Harvester, Entrez, EBI SRS) oder Statistikverfahren
  • Logisches Denken, Abstraktionsvermögen
  • Gute Englischkenntnisse
  • Fragestellungen aus Biologie und Medizin verstehen
  • Kommunikationsfähigkeit mit anderen Fachbereichen
  • Fokussierte und effiziente Arbeitsweise