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Torsten Schwede by Ingrid Singh, Photo Department, Biozentrum, University of Basel, Switzerland (Biozentrum, University of Basel, Switzerland) [CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

Torsten Schwede by Ingrid Singh, Photo Department, Biozentrum, University of Basel, Switzerland (Biozentrum, University of Basel, Switzerland) [CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons

05.11.2014

Torsten Schwede: «Seit 2007 läuft das Datenwachstum in der Wissenschaft der Rechenleistung davon»

Genomics, Peronalised Medicine, Molecular Modelling: Informatik und Life Sciences kommen sich immer näher. Dabei gehört die Schweiz, anders als in der Enterprise- und Consumer-IT, zu den führenden Wissensstandorten der Computational Life Sciences.
Dennoch rechnet Torsten Schwede nicht mit einer überbordenden Bioinformatik-Startup-Welle. Warum, erklärt der Professor für Struktur- Bioinformatik am Biozentrum der Universität Basel und Mitglied des Vorstands des SIB Schweizerischen Institut für Bioinformatik im Interview mit i-net.

Zunächst ganz konkret, was alles subsumiert sich unter dem Begriff Bioinformatik?
Torsten Schwede*: Ich verwende den Begriff Bioinformatik nur noch selten. Wir sprechen meistens von «Computational Life Sciences» oder «Computational Biology». Bioinformatik hat zwar einmal mit der Organisation von Sequenzdaten und Sequenzanalyse begonnen, aber eine enge Definition macht eigentlichen keinen Sinn mehr - dafür ist der Bereich zu interdisziplinär geworden. Heute haben fast alle Bereiche der Life Sciences einen «computational» Ableger, und die Themen reichen von Molecular Modelling, über Big Data und Systembiologie, Clinical Bioinformatics bis hin zu Anwendungen im Bereich der personalisierten Medizin. Am SIB Schweizer Institut für Bioinformatik ist eigentlich jede Arbeitsgruppe willkommen, die computergestützte Methoden zur Anwendung in den Life Sciences entwickelt.

Was unterscheidet einen Bioinformatiker von einem Informatiker?
Etwas überspitzt formuliert, bei uns treibt die wissenschaftliche Fragestellung im Gebiet der Lebenswissenschaft die Methodik. Wenn ich eine Frage mit dem einfachsten Algorithmus beantworten kann, dann bin ich glücklich und kümmere mich nicht mehr weiter um die Informatik, sondern um die Fragestellung. In den Computerwissenschaften sind Innovationen in Algorithmen und Technik Ziel der Forschung, und oft finden sich im Nachhinein Anwendungen in verschiedensten Arbeitsbereichen.

Ein Bioinformatiker ist also eher ein Biologe?
Ja, das kann man so sehen, und an der Universität Basel ist die Bioinformatik auch ein Teil des Biozentrums. Früher hatten die meisten Bioinformatiker einen naturwissenschaftlichen Hintergrund wie Physik, Biologie oder Chemie. Vor ein paar Jahren haben wir an der Universität Basel einen Bacherlorstudiengang in Computational Sciences eingeführt. Diese Ausbildung wurde durch eine Zusammenarbeit von Mathematik, Informatik, Physik, Chemie und Biologie entwickelt und bietet ein breites Grundlagenstudium, wobei im zweiten Jahr eine Spezialisierung auf eine der Hauptrichtungen erfolgt. Ziel ist, dass Bachelor-Absolventen dann immer noch die Wahl haben zwischen einem Master in Informatik oder in der gewählten naturwissenschaftlichen Vertiefung Biologie, Chemie, Numerik oder Physik. Wichtig aber ist, dass der Bioinformatiker etwas von beiden Welten kennt.

Das klingt sehr anspruchsvoll – sind das nicht sozusagen zwei Studiengänge in einem?
Der Brückenschlag ist in der Tat äusserst anspruchsvoll und die Absolventen dieses Studiengangs sind absolute Spitze.

Das heisst wohl auch, Sie werden nicht gerade von den Studenten überrannt?
Es gibt ganz klar einen «War for Talents». Gute Studenten können sich heute aussuchen, wo auf der Welt sie studieren wollen. Auf PhD-Ebene rekrutieren wir denn auch international. Die Schweiz und Basel haben dabei weltweit eine sehr gute Ausstrahlung, und in der Bioinformatik gehört die Schweiz zu den drei top Destinationen weltweit. Global gesehen hat die Schweiz die höchste Dichte von Bioinformatikern.

Dennoch haben wir das Problem, dass es in den sogenannten Mintfächern an Nachwuchs fehlt?
Man müsste in der Schule ansetzen: Die wenigsten Maturanden haben eine klare Vorstellung, was ein Wissenschaftler im Alltag so macht und was genau hinter der Informatik steckt. Das Bild vom Biologen, der auf der Wiese sitzt und den Kaninchen beim hoppeln zusieht, trifft einfach nicht zu und muss sich ändern. Zudem sollte man auch vermitteln, dass Naturwissenschaftler gesuchte Leute sind. Soweit ich weiss, haben wir bisher noch keine arbeitslosen Bioinformatiker produziert.

Viele Bioinformatiker arbeiten in der Westschweiz – warum?
Das SIB Schweizerische Institut für Bioinformatik wurde ursprünglich in Genf gegründet, und Swiss-Prot, die weltweit grösste Wissens-Datenbank im Life Sciences-Bereich, hat ihren Sitz in Genf und Lausanne. Diese Datenbank wird vom Bund und von den US National Institutes of Health (NIH) unterstützt und ist für Wissenschaftler der ganzen Welt die Referenzdatenbank für Proteine. Swiss-Prot ist auch der Grund, dass 1998 das SIB gegründet wurde als der Schweizerische Nationalfonds beschloss, die Pflege von Datenbanken nicht mehr zu unterstützen. Daraufhin erhielten wir tausende von Zuschriften aus der ganzen Welt, die sich dafür einsetzten, dass Swiss-Prot bestehen bleibt - auch grosse Pharmafirmen boten Geld an. Durch die Gründung des SIB wurde dafür gesorgt, dass die Datenbank öffentlich blieb. Heute sind mehr als 50 wissenschaftliche Arbeitsgruppen aus der gesamten Schweiz Mitglied im SIB, und über 600 Wissenschaftler arbeiten an Schweizer Universitäten und ETHs im Bereich der Bioinformatik.

Die Datenberge in den Life Sciences steigen exponentiell an, was ist der Auslöser?
Die Anforderungen an die IT Infrastruktur sind praktisch in sämtlichen Gebieten der Life Sciences massiv angestiegen. So haben zum Beispiel unsere Kollegen am Biozentrum jüngst ein neues Mikroskop gekauft – dieses kann pro Tag zwei Terabyte Daten erzeugen. Wir sehen ähnliche Entwicklungen im Bereich der Genomics und anderer Hochdurchsatzverfahren. Moore’s Law besagt, dass sich die Rechenleistung der Prozessoren alle 18 Monate verdoppelt. Seit ungefähr 2007 reicht dies nicht mehr aus, um mit der Datenproduktion in der Wissenschaft Schritt halten - das Datenwachstum in der Lebenswissenschaft läuft der Rechenleistung davon. Deshalb brauchen wir neben einem Ausbau der IT Infrastrukturen auch schlauere Konzepte und Algorithmen. Und genau da kommen die Bioinformatiker ins Spiel, von der Planung der Experimente über die Analyse der Daten bis zur Modellierung der Systeme basierend auf den Ergebnissen.

Das heisst auch, hier gibt es ein grosses Feld für Innovationen. Warum gibt es dann nicht mehr Bioinformatik-Startups?
Unsere Studenten beschäftigen sich hauptsächlich mit wissenschaftlichen Problemen und möchten auf dieser Ebene ihren Beitrag leisten. Und wenn unsere Studenten Startup-Ideen haben, dann liegen diese häufiger im wissenschaftlichen Bereich und weniger in der Informatik, also etwa in der Molekularbiologie oder in medizinischen Anwendungen.

Wird es irgendwann einen Hersteller einer Bioinformatik-Standardsoftware geben?
Ich sehe momentan keine Anzeichen für eine kommerzielle «Standardsoftware» für Bioinformatik - in vielen Fällen sind wir noch weit von «Standard Workflows» in der Interpretation der Daten entfernt. Die experimentellen Technologien entwickeln sich sehr schnell, und die Entwicklung neuer Methoden und Algorithmen ist ein spannendes Forschungsgebiet. Ich glaube, wir werden auch in Zukunft ein Biotop verschiedener Lösungen und Tools einsetzten. Die wichtigsten Programme in der Bioinformatik sind heute Open Source. In meinem eigenen Arbeitsgebiet sind die akademisch entwickelten Software Tools innovativer und leistungsfähiger als kommerzielle Lösungen. Wichtig sind dabei Standards, die einen reibungslosen Datenaustausch ermöglichen.

Bioinformatik lässt sich also gar nicht kommerzialisieren?
Doch, aber in den meisten Fällen kommt der «added value» in unserem Bereich eher aus Knowhow und Services als dem Verkauf von Software. Es gibt eine ganze Reihe erfolgreicher kommerzieller Anwendungen, wie zum Beispiel der erste nicht-invasive pränatale Test für verschiedene Trisomien in der Schweiz, für den die Bioinformatik von unseren Kollegen am SIB Lausanne entwickelt wurde. Und mit Genedata haben ja eines der erfolgreichsten Bioinformatik Unternehmen direkt vor Ort hier in Basel.

Könnte das Potenzial nicht grösser sein?
Ich denke es gibt ein sehr grosses Potential in diesem Bereich und der Markt entwickelt sich schnell. Aber gerade bei den daten-getriebenen Projekten - etwa im Umfeld von personalised health - spielt die Regulierung keine unwesentliche Rolle. In Ländern wie der Schweiz mit etablierten rechtlichen Strukturen ist der Einstieg für neue innovative Lösungen oft nicht ganz so einfach. In sogenannten «Emerging Markets» dagegen sind die Eintrittshürden sehr viel geringer, und wir sehen in diesen Ländern eine regelrechte Goldgräberstimmung. Es bleibt abzuwarten, welche dieser Ideen sich am Ende als echte Innovationen im Gesundheitsmarkt durchsetzen werden.

Interview: Thomas Brenzikofer und Nadine Nikulski, i-net

*Torsten Schwede ist Professor für «Structural Bioinformatics» am Biozentrum der Universität Basel und Mitglied des Vorstands am SIB Swiss Institute of Bioinformatics. Als Leiter von «sciCORE» ist er für die Organisation der wissenschaftlichen IT Infrastruktur an der Universität Basel verantwortlich.

 

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