Bioinformatik

Bioinformatik ist ein interdisziplinäres Feld, das rechnerische Methoden entwickelt und anwendet, um biologische Daten zu speichern, zu analysieren und zu interpretieren. Typische Daten stammen aus Genomik, Transkriptomik, Proteomik und Strukturdaten, mit dem Ziel, Muster, Funktionen und Zusammenhänge in biomolekularen Systemen zu verstehen und Vorhersagen zu ermöglichen.

Historisch entstand die Bioinformatik in den 1980er Jahren aus der Sequenzanalyse und dem wachsenden Bedarf an Algorithmen zur Verarbeitung großer DNA-Sequenzen. Mit der Genomforschung, insbesondere dem Human Genome Project, wuchs die Bedeutung von Datenbanken, Software und Methodik; seither hat sich das Feld zu einer eigenständigen Wissenschaftsdisziplin entwickelt.

Methoden verbinden Informatik, Mathematik, Statistik und Biologie. Typische Ansätze umfassen Sequenzalignment (BLAST, FASTA), Genom- und Transkriptomanalysen (RNA-Seq), Genomassemblierung, multiple Sequence Alignment, Phylogenie und Proteinstrukturvorhersage. Maschinelles Lernen und datengetriebene Modelle gewinnen an Bedeutung.

Datenquellen und Ressourcen spielen eine zentrale Rolle. Öffentliche Datenbanken wie GenBank, EMBL-EBI, Ensembl und UniProt bieten Sequenzen, Annotationen und Proteininformationen. Standards und Prinzipien wie FAIR unterstützen Interoperabilität und Reproduzierbarkeit.

Anwendungen reichen von Grundlagenforschung über Krankheitsgenetik und Biomarker-Entdeckung bis hin zur personalisierten Medizin und Arzneimittelentwicklung. In der Industrie kommen Protein-Design, Systembiologie-Simulationen und Metabolomik-Analysen hinzu.

Ausbildung erfolgt an Universitäten und Forschungsinstituten in Studiengängen wie Bioinformatik, Computational Biology oder verwandten Fächern. Praktische Arbeit erfordert Teamarbeit aus Biologie, Informatik, Statistik und Medizin. Ethische Fragen, Datenschutz, Reproduzierbarkeit und Standardisierung gewinnen an Relevanz.