Fortschritte in der Bioinformatik durch EU-Förderung
Mit der finanziellen Unterstützung durch die EU konnten Wissenschaftler die Machbarkeit von Komponenten für eine Art "Biocomputer" nachweisen, wodurch neuen Entwicklungen im Bereich des Bioengineering der Weg geebnet wird. Die Wissenschaftler von der Abteilung Chemie an der Université de Liège (Lüttich)in Belgien und dem Institut für Chemie an der Hebrew University of Jerusalem in Israel haben die Einzelheiten ihrer Arbeit in einem Artikel in der Zeitschrift Nature Nanotechnology beschrieben. Die EU-Mittel für diese Forschungsarbeit kamen aus dem Projekt MOLOC ("Molecular logic circuits"), das für sein Budget von 2,67 Mio. EUR knapp über 2 Mio. EUR aus dem Themenbereich "Informations- und Kommunikationstechnologien" (IKT) des Siebten Rahmenprogramms (RP7) erhalten hatte. Für die von Professor Itamar Willner aus Jerusalem geleitete Studie entwickelten die Forscher eine Theorie und demonstrierten experimentell, dass sich künstliche katalytische Nukleinsäuren, so genannte DNAzyme, und ihre Substrate als tragfähige Plattform für logische Operationen eignen, die die Grundlage von Rechenprozessen bilden. Die Arbeiten könnten der Entwicklung nanomedizinischer Anwendungen zugute kommen, z.B. wenn die Durchführung logischer Operationen auf molekularer Ebene dazu beitragen könnte, Krankheiten schneller zu analysieren und Ansatzpunkte für Therapeutika zu finden. "Biologische Systeme, die in der Lage sind, Rechenoperationen auszuführen, könnten im Bioengineering und in der Nanomedizin verwendet werden. DNA [Desoxyribonukleinsäure] und andere Biomoleküle wurden bereits als aktive Komponenten in bioinformatischen Schaltungen verwendet", schreiben die Forscher. "Aber damit bioinformatische Schaltungen für Anwendungen eingesetzt werden können, muss eine Bibliothek von Computing-Elementen entwickelt werden, um die modulare Kopplung dieser Elemente zu demonstrieren und zu zeigen, dass dieser Ansatz skalierbar ist." Die belgisch-israelische Forschungsgruppe erstellte eine DNA-basierte Rechenplattform, die auf zwei Nukleinsäure-Bibliotheken zurückgreift. Die erste Bibliothek enthält die Untereinheiten von DNAzymen, die zweite umfasst deren Substrate. "Wir zeigen, dass die von der Gruppe um Professor Willner entworfene und synthetisierte Bibliothek der DNAzyme die Realisierung eines kompletten Ensembles von Logikgattern ermöglicht, aus denen sich jede beliebige Boolesche Funktion errechnen lässt", erklärte MOLOC-Projektkoordinator Françoise Remacle von der Université de Liège. "Wir zeigen auch, dass [die] dynamische Gruppierung [dieser Gatter] durch selektive Eingänge gesteuert werden kann. Darüber hinaus ermöglicht der Entwurf die Verstärkung der Ausgänge." Das MOLOC-Projekt läuft von Anfang 2008 bis Ende 2010 und zielt darauf ab, die Machbarkeit und die Vorteile logischer Schaltungen zu entwickeln und zu demonstrieren, bei denen das Grundelement ein einzelnes Molekül (oder Baugruppen von Atomen oder Molekülen) ist, das als eine Art Logikschaltung fungiert. Diese Systeme unterscheiden sich von denen, die ein Molekül als Schalter verwenden. Neben der Universität Liège und der Hebrew University of Jerusalem sind an MOLOC auch das Institut für Festkörperforschung (IFF) am Forschungszentrum Jülich, das Max-Planck-Institut für Quantenoptik, die Abteilung für Chemie an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf, das Institut für Angewandte Optik an der Technischen Universität Darmstadt (alle mit Sitz in Deutschland) sowie das Kavli Institute of Nanoscience an der Technischen Universität Delft in den Niederlanden beteiligt.
Länder
Belgien, Israel