Google-Funktion für Datenbanken in der Bioinformatik

Rasante Fortschritte in der DNA-Sequenzierung transformieren die Biowissenschaften in eine immer datenintensivere Disziplin. Eine der grössten Herausforderungen ist dabei die effiziente Analyse dutzender Bioinformatikdatenbanken, die Unmengen an biologischem Wissen enthalten.

Suchmaschine für Biologen und Mediziner

Beispielsweise erarbeitet das Schweizer Institut für Bioinformatik eine systematische Sammlung von Proteinen, um deren Funktionen zu beschreiben und besser zu verstehen. Proteine sind für einen Grossteil der Zellfunktionen verantwortlich – etwa die Zellstruktur, die innere Organisation oder die Abfallbeseitigung. Somit stellt diese Datenbank eine wichtige Wissensbasis für Biologen und Mediziner dar; sie ermöglicht ihnen, potenziell genetisch bedingte Krankheiten zu analysieren und Wirkstoffe zu entwickeln. Um die grossen Datenmengen für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler leichter zugänglich zu machen, werden neue Suchtechnologien benötigt. Bisher beruhen die Datenbanken nämlich auf Technologien, die Hintergrundwissen in Informatik voraussetzen. Ziel des Projekts BioSODA ist es, eine Google-ähnliche Suche zu entwickeln, sodass die User die Datenbanken intuitiv abfragen und sich auf wissenschaftliche Fragestellungen konzentrieren können.

Vergleichbar mit Übersetzungsprogramm

Die Aufgabe dieses Projekts sei vergleichbar mit der Übersetzung von einer Sprache in eine andere, erklärt Prof. Dr. Kurt Stockinger vom ZHAW-Institut für angewandte Informationstechnologie: «Unter Verwendung dieser Analogie kann man die Fachsprachen, die für die Abfrage von Bioinformatikdaten benutzt werden, mit Esperanto und Latein vergleichen: Werden diese Sprachen nicht oder nur schlecht beherrscht, so lassen sich folglich auch nur wenige biowissenschaftliche Erkenntnisse gewinnen, da man mit dem System nicht richtig kommunizieren kann.» BioSODA dient laut Stockinger somit als eine Art Übersetzungsprogramm – quasi von Englisch auf Esperanto und Latein – und ermöglicht so das einfachere Kommunizieren mit riesigen Mengen an Bioinformatikdaten. «BioSODA macht zudem auch Suchvorschläge, die Informationen bringen, nach denen nicht ausdrücklich gesucht wurde», so Stockinger. «Wir erwarten uns einen einfacheren Zugang zu Wissen und somit raschere Erkenntnisse von vielleicht noch unbekannten biologischen Zusammenhängen.»

Projekt ist Teil von NFP Big Data

Der Schweizerische Nationalfonds fördert das Projekt «BioSODA: Enabling Complex, Semantic Queries to Bioinformatics Databases through Intuitive Searching over Data» im Rahmen seines Nationalen Forschungsprogramms Big Data. Beteiligt an der Entwicklung sind neben den ZHAW-Departementen School of Engineering sowie Life Sciences auch die Universität Lausanne und das Schweizer Institut für Bioinformatik. Die Dauer des Forschungsprojekts beträgt drei Jahre und umfasst die Anstellung zweier Doktoranden und eines Postdoktoranden.