Computational Life Sciences

Mit der vorliegenden Förderrichtlinie ​„Computational Life Sciences“ soll die Entwicklung innovativer rechnergestützter Methoden und Analysewerkzeuge für Biologie und Gesundheitsforschung weiter vorangetrieben werden.

Der Fortschritt im Bereich experimenteller Methoden und moderner (Hochdurchsatz-)Technologien (z. B. hochauf­lösende Massenspektrometrie, ​„next generation sequencing“, neue bildgebende Verfahren) ist ein wichtiger Treiber für Innovationen in der biologischen und medizinischen Forschung. Bereits jetzt lassen sich komplette Genome innerhalb weniger Stunden sequenzieren und die Erschließung neuer Teilgebiete, wie Metagenomik, Interaktomik oder ­Einzelzell-Sequenzierung, schreitet mit großen Schritten voran. Es wird zunehmend klar, dass man, um den Zustand einer Zelle zu beschreiben, die Gesamtheit der molekularen Wechselwirkungen zwischen RNA, Proteinkomplexen und Metaboliten betrachten muss. Mittlerweile werden bereits komplexe zelluläre Netzwerke und Interaktionen von unterschiedlichen Zellpopulationen untersucht. Zukünftig werden vermehrt quantitative, zeitaufgelöste Messungen zellulärer Systeme durchgeführt werden. Diese Entwicklungen gehen einher mit einem steigenden Bedarf nach neuen bioinformatischen Werkzeugen für die effiziente Verarbeitung und Analyse der gemessenen Daten sowie neuen Methoden zur mathematischen Modellierung und Simulation komplexer biologischer Systeme.

Das Ziel dieser Förderrichtlinie ist es, durch die Entwicklung innovativer Methoden und Softwarewerkzeuge zur bioinformatischen Verarbeitung, Modellierung und Simulation auf aktuelle Bedarfe in den Lebenswissenschaften einzugehen. Dadurch sollen der lebenswissenschaftlichen Forschung in Deutschland effiziente und zuverlässige Hilfsmittel zur Verfügung gestellt werden, um die durch neueste experimentelle Methoden oder die Zusammenführung verschiedener Modalitäten gewonnenen Daten geeignet zu modellieren und zu analysieren.

Gegenstand der Förderung

Mit der vorliegenden Förderrichtlinie ​„Computational Life Sciences“ soll die Entwicklung innovativer Methoden und Software-Werkzeuge aus Bioinformatik, Modellierung und Simulation für den Einsatz in den Lebenswissenschaften gefördert werden. Diese sollen aktuelle Bedarfe abdecken, die sich insbesondere aus der Verwendung neuer experimenteller Methoden und Technologien oder neuer Ansätze zur Integration verschiedener Daten ergeben.

Es sind vier Auswahlrunden geplant. In der ersten Auswahlrunde zum Einreichungsstichtag 12. April 2018 werden Projekte zu den unten genannten Themen gefördert. Zur Erreichung der Zielsetzungen der Förderrichtlinie werden der Fokus der weiteren Auswahlrunden sowie die genauen Spezifikationen der ausgeschriebenen Themen regelmäßig überprüft, angepasst und separat durch die jeweils gültigen Förderaufrufe veröffentlicht. Die weiteren Förderaufrufe erfolgen in den Folgejahren mit Einreichungsstichtag im Monat März. Die Förderaufrufe mit dem genauen Einreichungsstichtag werden auf der Internetseite des Projektträgers (https://​www​.ptj​.de/​c​o​m​p​u​t​a​t​i​o​n​a​l​-​l​i​f​e​-​s​c​i​ences) veröffentlicht.

Themen

Im Rahmen der ersten Auswahlrunde sollen Projekte zur Entwicklung innovativer Software-Werkzeuge für die Bioinformatik und die Modellierung und Simulation komplexer biologischer Systeme gefördert werden, die aktuelle Bedarfe aufgrund von Fortschritten im Bereich experimenteller Methoden und moderner (Hochdurchsatz-)Technologien adressieren. Z. B. sind Werkzeuge zur Harmonisierung unterschiedlicher Datenformate von Ausgabegeräten und Sensoren oder auch die Entwicklung von robusten und reproduzierbaren Softwarepipelines zur Datenintegration, ‑analyse und ‑interpretation förderfähig. Aufgrund der wachsenden Dimensionalität der Daten und der gestiegenen Komplexität der Modelle bedarf es dabei neuer Ansätze, die biologisches Vorwissen (z. B. über molekulare Netzwerke) aus Datenbanken und Ontologien extrahieren und in die rechnergestützte Modellbildung einbeziehen.

Weitere Beispiele sind die Förderung der Entwicklung von Open-Source-Softwarelösungen mit frei verfügbaren Eckdatensätzen zum reproduzierbaren Testen und Vergleichen verschiedener Methoden. Ebenso förderfähig sind Methoden zur Validierung und Qualitätskontrolle von Daten und Modellen. Dies betrifft insbesondere die Quantifizierung von Unsicherheiten in Modellverhalten und Vorhersagen, die durch die Ungenauigkeit der Eingangsdaten, die Wahl von Modellparametern und Simulationsbedingungen, die Verwendung von Näherungen sowie die Vernachlässigung von Störfaktoren entstehen.

Die beispielhaft genannten Themen können sowohl einzeln als auch in Kombination in den Vorhaben adressiert werden. Neben kompletten Neuentwicklungen sind auch Weiterentwicklungen bestehender Tools oder deren Anpassung auf die Nutzung im Umfeld von Cloud- oder Großrechnersystemen denkbar.

Elemente zur Partizipation der interessierten Öffentlichkeit an den Forschungsprojekten sind im Rahmen dieser Förderrichtlinie ebenfalls förderfähig und sollten, falls vorgesehen, als Bestandteile des Arbeitsplans erläutert werden. Im Fokus steht dabei die direkte Einbindung in projektspezifische Fragestellungen etwa in Form von Citizen Science-Formaten. Die Projekte sollten die Teilnehmer in geeigneter Weise informieren, welchen Beitrag ihre Mitarbeit leistet. Eine Transparenz bei der Methodik der Datenerhebung wird dabei vorausgesetzt.

Zuwendungsempfänger

Antragsberechtigt sind staatliche und nicht-staatliche Hochschulen und außeruniversitäre Forschungseinrichtungen sowie Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft mit F&E‑Kapazität in Deutschland, wie z.B. KMU.

Mit dieser Maßnahme können sowohl Einzelprojekte als auch Verbundvorhaben gefördert werden.