Video-Interview

Interview mit Ivo Hofacker

Univ.-Prof. Dipl.-Phys. Dr. Ivo Hofacker ist Leiter der Forschungsgruppe „Bioinformatics and Computational Biology“, 
Professor für Biochemische Modellierung an den Faktultäten für Chemie und Informatik an der Universität Wien.

Sowohl die moderne Molekularbiologie als auch die Medizin sind heutzutage im Bereich der Forschung auf Bioinformatik angewiesen. Es sind computergestützte Algorithmen notwendig, die die erzeugten Daten auswerten.

Ein Universalgenie muss man sicherlich nicht sein, aber die Medizin war natürlich immer schon sehr interdisziplinär. Sie baut auf den Erkenntnissen der Biologie auf, speziell über biologische Prozesse und Mechanismen, sowie auf der Chemie, wenn es um die entsprechende Wahl der Medikamente geht. Kenntnisse aus der Physik werden für Messungen verwendet und jene der Informatik werden herangezogen, um Methoden zu entwickeln, große Datenmengen auszuwerten und Learnings daraus abzuleiten. Somit ist es im Bereich der Medizin und all ihren interdisziplinären Überschneidungen bedeutsam, über den Tellerrand hinauszublicken um in weiterer Folge auch eine qualitativ hochwertige Kommunikationsbasis mit anderen zu gewährleisten.

Hochkomplexe technische Systeme werden bereits von Beginn der Medizin an genutzt und adaptiert, wie beispielsweise die Magnetresonanztomographie. Es rückt immer mehr in den Fokus, Patienten nicht mit teils sehr komplexen Untersuchungsresultaten alleine zu lassen. Somit wird die Technik auch in Zukunft den persönlichen Dialog zwischen Arzt und Patient nicht ersetzen.

Bioinformatik ist darauf konzentriert, mit Hilfe von computergestützten Algorithmen herauszufinden, was genomischen Sequenzen grundlegend bedeuten und was sie tun. Hier ist oftmals eine enge Zusammenarbeit mit Experimentatoren gefragt, sodass die produzierten Daten auch ausgewertet und statisch analysiert werden, um sie anschließend richtig zu interpretieren.

Jede unserer Zellen enthält eine komplette Kopie unseres Genoms in DNA-Molekülen, die in Chromosomen verpackt sind. Die DNA ist ein Kettenmolekül und besteht aus vier Bausteinen. Daher wird das Genom von Bioinformatikern wie ein langer Text gelesen. Für den Menschen sind das drei Milliarden Buchstaben, zusammengesetzt aus den Bausteinen A, C, G und T. Bei der Sequenzierung geht es grundlegend darum, herauszufinden, welche Abfolge von Bausteinen (A, C, G und T) unsere DNA ausmacht – also diesen Text zu lesen.

Sequenziert und vergleicht man dieses Genom, wird festgestellt, an welchen Stellen ein Genom von den anderen abweicht. Diese Variationen können dann die Ursachen für Krankheiten sein, das Risiko für eine Krankheit erhöhen oder die Effizienz einer Therapie beeinflussen.

Die DNA ist der Informationsspeicher der Zellen. Wann immer diese Information genutzt werden soll, wird sie in RNA umgeschrieben (transkribiert). Dabei entstehen viele verschiedene RNA Moleküle. Die bekanntesten sind die Messenger-RNAs, welche den Bauplan zum Bau eines Proteins enthalten.

Mein eigenes Arbeitsgebiet konzentriert sich vor allem auf so genannte nicht kodierenden RNAs –das sind also jene RNAs, die nicht für Proteine kodieren. Über sie wurden noch relativ wenige Erkenntnisse gesammelt. Sie haben aber oft wichtige regulatorische Eigenschaften. Das bedeutet, dass sie Expressionen von undefinierten proteinkodierenden Genen kontrollieren. Somit sind sie prinzipiell als potenzielle Therapeutika interessant, weil die Genexpression in der Zelle beeinflusst werden kann.

Meiner Ansicht nach wird es in naher Zukunft normal sein, dass man sein persönliches Genom sequenziert. Die Kosten hierfür liegen bei etwa 1.000 Euro und werden künftig weiter fallen. Daraus ableitend ergibt es durchaus Sinn, viele einzelne Untersuchungen, in welchen verschiedene Variationen getestet werden könnten, durch ein einmaliges Sequenzieren zu ersetzen. Dennoch werden wir in absehbarer Zukunft nicht alle unsere Krankheiten daraus ablesen können.

Mit Sicherheit verstehen wir auch bis heute nur einen ganz kleinen Teil der Information, die in unserem Genom gespeichert ist. Wir kennen die proteinkodierenden Gene und vielen davon können wir zumindest eine Idee ihrer Aufgaben zuordnen. Dennoch wissen wir nicht, welchen Effekt verschiedene Variationen davon hätten.

Mein Forschungsgebiet beschäftigt sich hauptsächlich mit dem nicht kodierenden Teil des Genoms – das sind ca. 98 % des Genoms, über die wir bisher so gut wie gar nichts wissen.

Das postgenomische Zeitalter hat damit zu tun, dass die Genomik uns vorerst einmal eine Liste der Gene im menschlichen Genom geliefert hat sowie eine Idee zu ihren Aufgaben. Die meisten unserer Eigenschaften hängen aber nicht an einem einzelnen Gen, sondern an dem Zusammenspiel mehrerer Gene. Es gibt beispielsweise kein Gen für Intelligenz. Da gibt es noch viel komplexere Zusammenhänge aufzuklären. Darüber hinaus liefert das Genom nur ein statisches Bild. Sehr bedeutsam ist auch, wie die Gene exprimiert sind, sprich, wie aktiv bestimme Gene sind. Mit dieser Thematik beschäftigt sich in etwa die Epigenetik.

In der Epigenetik geht es darum, inwiefern unsere Eigenschaften nicht nur durch unsere Gene bestimmt sind, sondern auch dadurch, wie stark diese Gene eigentlich exprimiert werden. Kurz gesagt: Wieviel Protein aus einem Gen produziert wird. Hier sind stabile Muster vorzufinden, welche sich bilden und zum Teil auch damit zusammenhängen, was wir im Laufe unseres Lebens erfahren und durchlaufen haben.

Sowohl die moderne Molekularbiologie als auch die Medizin sind heutzutage im Bereich der Forschung auf Bioinformatik angewiesen. Es sind computergestützte Algorithmen notwendig, die die erzeugten Daten auswerten. Und tatsächlich ist es oftmals so, dass die Bioinformatik mit der Computeranalyse erste Hinweise liefert, dass eine bestimmte Variation mit einer bestimmten Krankheit in Zusammenhang steht. Bis es dann von hier zu einer einsetzbaren Therapie kommt, ist es ein langer Weg. Und deshalb wird die Personalisierte Medizin auch nicht von heute auf morgen alles verändern.

Österreich hat gerade in der biologischen und medizinischen Forschung einiges zu bieten. Ich wünsche mir, dass in der Öffentlichkeit mehr Bewusstsein für die Wichtigkeit der Forschung geschaffen wird – gerade für die Grundlagenforschung, also für die Forschung, die nicht zielgerichtet auf irgendeine Anwendung hinarbeitet. Denn man kann deutlich erkennen, dass die beste angewandte Forschung dort passiert, wo sie direkt neben der Grundlagenforschung durchgeführt wird.

Auch kleine Länder können da durchaus mithalten. Die Schweiz macht es uns vor, die ja ein kleineres Land als Österreich ist, aber überall ganz vorne mit dabei ist.

Ich würde Ihnen empfehlen, viele verschiedene Blickpunkte zu betrachten. Sie werden sicherlich auch noch zu Leuten an der Med Uni gehen – vielleicht auch zum CeMM. Und ein Aspekt, mit dem Sie sich auch beschäftigen sollten, sind die ethischen Fragen, die mit der Nutzung der Daten zusammenhängen.

Univ.-Prof. Dipl.-Phys. Dr. Ivo Hofacker

Ivo Hofacker hat sein (Berufs-)Leben ganz der Forschung verschrieben. Der 1964 in Illinois geborene deutsche Staatsbürger beschäftigt sich v.a. mit Themen rund um Bioinformatik und computerunterstützte Biologie. Seine Ausbildung führte in von München über Wien nach Illinois. Seit 2010 leitet er – mit kurzer Unterbrechung – das Institut für theoretische Chemie an der Uni Wien. Er hat über 160 Publikationen verfasst und ist als Co-Autor in 15 wissenschaftlichen Büchern präsent.

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