Projekt BioSysMet

BIOCRATES Life Sciences hat in den vergangenen Jahren eine automatisierte und qualitätskontrollierte Technologieplattform für die massenspektrometrische Identifizierung und Quantifizierung von Stoffwechselprodukten (Metaboliten) etabliert. Diese Plattform ermöglicht derzeit die Bestimmung von Aminosäuren, Acylcarnitinen, Fettsäurederivaten, reduzierenden Mono- und Oligosacchariden sowie verschiedenen Klassen von Phospho- und Glykolipiden aus kleinsten Mengen klinischer und biogener Materialien.

Als Untersuchungsmaterial eignen sich alle Körperflüssigkeiten oder Gewebe bzw. Zellkulturen. Diese integrierte Plattform für die massenspektrometrische Bioanalytik konnte bereits in mehreren Projekten mit Forschungsinstituten der Universitäten Innsbruck und im Rahmen von Kooperationen mit Pharma- und Biotechnologieunternehmen erfolgreich getestet werden.

Abb. Integrierte Technologieplattform

Eine wesentliche Bedeutung bei der Wissensgewinnung spielt die Biostatistik und Bioinformatik. Präklinische oder klinische Studien liefern eine Fülle von quantitativen Datenpunkten (Konzentrationen). Statistische und chemometrische Methoden sind unabdingbar, um diese Datenflut zu filtern, zu verdichten und zu reduzieren, sodass im nächsten Schritt die für die jeweilige Fragestellung relevanten Metaboliten biochemisch und biologisch interpretiert werden können.

Das Ziel des Projektes BioSysMet ist die Entwicklung eines Programmpakets, das neben innovativen Algorithmen zur statistischen und chemometrischen Datenanalyse auch biochemische und biologische Referenzdaten in einer Datenbank verwaltet und mit den experimentellen Metabolitenkonzentrationen verknüpft und visualisiert.

Vorrangig ist die Entwicklung und spätere Kommerzialisierung eines neuartigen Softwareproduktes, das Biologinnen und Biologen bei der Interpretation der aus präklinischen und klinischen Studien gewonnenen quantitativen Metabolitenwerte aktiv unterstützen kann, und somit diesen sehr zeitintensiven Teil der Auswertung effizienter gestaltet und optimiert.

Folgende technische Ziele werden dabei verfolgt:

► Konzeption und Entwicklung des Programmes als 3-tier Client/Applikation/Datenbankserver-Anwendung in Java 
mit der Datenbank ORACLE

► Evaluierung der öffentlichen bzw. kommerziell erhältlichen biochemischen und biologischen
Referenzdatenquellen (zum Beispiel, KEGG, GeneGo, BRENDA) hinsichtlich Vollständigkeit und Qualität

► Definition von Projektumfang und Anforderungen, Implementierung der ersten Prototypen für die Verwaltung und 
Visualisierung der Referenzdaten

► Entwicklung und Implementierung der Editierbarkeit der zugrunde liegenden Datenbanken

► Ausarbeitung neuer Algorithmen zum Auffinden von Korrelationen in den experimentellen quantitativen 
Metabolitenprofilen und Visualisierung der einzelnen Metaboliten-Korrelationsmuster

► Verknüpfung der quantitativen Metabolitenprofile mit den gespeicherten Referenzdaten und Visualisierung von 
Konzentrationsänderungen 

► Entwicklung von Schnittstellen zu downstream Software, z.B. MarkerView, MetIQ etc.

► Entwicklung einer Schnittstelle zu systembiologischen („upstream“) Softwarepaketen (zum Beispiel Metacore der 
Fa. GeneGo)

► Einbindung verschiedener Java Entwicklungsbibliotheken und kommerziell erhältlichen Java Modulen
(zum Beispiel JChemBase)