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Claudia Steinert

Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie, Potsdam-Golm

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Standardisierte Datenbank für Metabolom-Daten

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24. Oktober 2012

Wann gibt es das schon, dass Forscher aus den USA neidvoll nach Europa blicken? In vielen Wissenschaften kommen Innovationen von der anderen Seite des großen Teichs. Nicht so im Bereich der Metabolomik, der wissenschaftlichen Analyse und Untersuchung der Stoffwechselprodukte. Hier haben die Europäer die Nase vorn. Was den Wissenschaftlern jedoch zu schaffen macht, ist das Fehlen einer zentralen Datenbank und gemeinsamer Standards, die einen Austausch und Vergleich von Ergebnissen ermöglichen. Die EU will mit dem Projekt COSMOS diese Lücke schließen. Unterstützung dafür kommt von den Bioinformatikern des Max-Planck-Instituts für molekulare Pflanzenphysiologie.

Aufschlussreiche Aussagen über den aktuellen Zustand von Zellen oder Geweben lassen sich mit  Metabolitenprofilen treffen. Sie zeigen an, welche Stoffwechselprodukte, wie zum Beispiel Zuckermoleküle oder Fettsäuren, sich gerade in einer Zelle befinden und lassen Rückschlüsse auf die weitere Entwicklung der Zelle zu. Wird die Pflanze später viel Biomasse entwickeln? Ist ein Tumor bösartig? All diese Fragen lassen sich mit Metabolitenprofilen beantworten.

Die  Metabolomik wird deshalb nicht nur in der Humanmedizin zunehmend als diagnostisches Hilfsmittel angewendet, sondern auch in  den Pflanzenwissenschaften, um die molekularen Prozesse in den Zellen besser zu verstehen. Vorangetrieben wurde die Anwendung dieser Technik in der Pflanzenphysiologie in den neunziger Jahren vor allem am Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie. Lothar Willmitzer, einer der Direktoren des Instituts, gilt als Wegbereiter auf diesem Gebiet und Joachim Kopka hat mit seinem Team mit der Golm Metabolome Database (GMD) eine der ersten, wichtigen Datenbanken für Metabolomik-Daten geschaffen.

Inzwischen beschäftigen sich viele große Forschungszentren mit der Metabolomik. Ein Austausch zwischen den einzelnen Arbeitsgruppen findet jedoch kaum statt, jeder kocht sein eigenes Süppchen. Das liegt daran, dass bei Metabolomik viele verschiedene Wege zum Ziel führen und sehr viele verschiedene Technologien Anwendung finden. „Es gibt einen ganzen Zoo von Einzellösungen, mit denen ich Daten erzeugen kann, aber diese Daten sind untereinander nur schwer vergleichbar“, so der Bioinformatiker Dirk Walther vom Max-Planck-Institut für molekulare Pflanzenphysiologie. Das führt dazu, dass Forscher die Ergebnisse ihrer Kollegen nicht verwenden oder gar reproduzieren können. Fruchtbare Synergien sind so nicht möglich.

Die Initiative COSMOS – kurz für Coordination of Standards in Metabolomics -  will diesem Umstand Abhilfe schaffen. Unter der Federführung des Europäischen Bioinformatik Instituts  soll eine Datenbank geschaffen werden, in die die Forscher aus allen Disziplinen ihre Datensätze in standardisierten Formaten  zusammen mit den Informationen über den Ablauf des Experiments ablegen können. Genau auf diese „standardisierten Formate“ müssen sich die Wissenschaftler aber erst noch einigen. Auf dem Auftakttreffen am vergangenen Montag in Barcelona formulierte es ein Teilnehmer treffend: „Standards sind wie Zahnbürsten: eine gute Idee, aber keiner möchte die des Anderen benutzen.“ Wenn das geschafft ist, wären die Datenmengen endlich zentral verfügbar und leichter vergleichbar.

In anderen Disziplinen ist so etwas längst Normalität. Ein Wissenschaftler, der einen Artikel über die Entschlüsselung bestimmter Gene veröffentlichen will, wird von den Fachzeitschriften zunächst dazu aufgefordert, seine Daten in zentrale Datenbanken einzugeben, damit sie von anderen Forschern begutachtet und verwendet werden können. Demnächst soll auch die Metabolomik von so einem System profitieren.

Die Nachsilbe „-omik“ benutzen Biowissenschaftler immer dann, wenn sie ausdrücken wollen, dass sie sich mit der Gesamtheit einer Gruppe ähnlicher Elemente beschäftigen. Bevor die Forscher die ganzen Stoffwechselprodukte von Zellen ins Visier nahmen, konzentrierten sie sich bei ihren Analysen auf einzelne molekulare Stoffgruppen: die Erbsubstanz zum Beispiel (Genomik) oder die Proteine (Proteomik).  

CS/HR

 
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