Frühwarnsystem für Grippe-Forschende

Die Erforschung von Grippeviren ist nicht nur für die Infektionsbiologie interessant. Auch Informatikerinnen und Informatiker leisten hier einen entscheidenden Beitrag: Sie entwickelten am Max-Planck-Institut für Informatik in Saarbrücken die Software für eine Datenbank, die als Frühwarnsystem dient. Die Max-Planck-Förderstiftung ermöglichte, dass die Datenbank konsolidiert werden konnte, bis sie in die Verantwortung des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz übergehen konnte.

Mit dieser finanziellen Projektförderung wurde zukunftsorientierte Forschung an Impfstoffen, der Medikamentenentwicklung und Risikoabschätzung bei Grippe ermöglicht. Der Schlüssel zum Verständnis neuer Varianten von Erregern liegt in deren Genom, das für den Aufbau verantwortlich ist sowie seine Funktion codiert. Um Infektionskrankheiten erfolgreich zu erforschen, ist es unerlässlich, eine möglichst vollständige Datensammlung von Genomen der Varianten des Krankheitserregers zu haben - die wesentliche Grundlage für jegliche moderne biologische und medizinische Forschung über eine Infektionskrankheit.

Grippeviren legen eine geradezu unheimliche Wandlungsfähigkeit an den Tag. Ihr Genom besteht aus acht Segmenten, die sich stetig ändern, sie können außerdem bei Doppelinfektionen Teile ihres Erbguts austauschen. So testen sie jedes Jahr aufs Neue die Schwächen des menschlichen Immunsystems, und die Medizin kann sich schlecht auf die nächste Virenexplosion vorbereiten. Eine Risikovorhersage wäre einfacher, wenn mehr Daten vorlägen.

Deshalb werden nun Grippe-Daten aus aller Welt in dem internationalen Forschungsprojekt GISAID ("Global Initiative on Sharing All Influenza Data") zusammengeführt. Außer genetischen Informationen zu Grippe-Erregern werden zusätzliche Labordaten und Erkenntnisse über die biologischen Eigenschaften der Viren gesammelt. Sie können etwa für Simulationen von Ausbreitung und möglichen genetischen Entwicklungen eines Virus genutzt werden. Dabei geht es zum Beispiel um die Fragen: Kann sich ein Grippeerreger zu einem möglichen Killer-Virus weiterentwickeln? Wie weit ist das Erbgut des aktuellen Erregers von einer solchen Veränderung entfernt? Und wie viel Zeit würde darüber möglicherweise verstreichen?

Noch gibt es keine Antworten auf diese Fragen, aber man ist mit GISAID auf einem guten Weg - Die Weltgesundheitsorganisation nutzt die GISAID-Daten bereits, um Virenstämme für die weltweite Impfstoffproduktion zu bestimmen.

Erfahrungen bei der Entwicklung einer passenden Software haben die Bioinformatik-Forschenden des Max-Planck-Instituts für Informatik beim Aids-Erreger HIV gesammelt. Sie haben ein preisgekröntes Programm entwickelt, das hilft, Medikamentencocktails auf die Mutationen des Aids-Erregers im Körper eines Patienten einzustellen. Auch hier beruht die Leistung auf einer großen Datenbank, in der Gen-Profile der HI-Viren und deren Reaktionen auf die Medikamente verzeichnet sind.

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