En bevilling på 90 mio. kr. fra Novo Nordisk Fonden giver et stort løft til DTU Biosustains beregningskapacitet af biologiske systemer. Målet er at udvikle hurtigere og smartere værktøjer til at analysere store mængder af biologisk data.
I dag kan bioteknologer generere flere terabyte data i løbet af nogle få timer i laboratoriet. Dataanalyse kan være enormt tidskrævende og besværligt uden de rigtige beregningsværktøjer.
”Forskere har brug for meget avancerede computerprogrammer og modelværktøjer til at sortere og tolke alle disse data. Uden disse værktøjer er rådataene mere eller mindre ubrugelige,” siger Jens Nielsen, Scientific Director hos Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability, DTU Biosustain, på Danmarks Tekniske Universitet. Han fortsætter:
”Bevillingen gør det muligt for os at ansætte flere højtuddannede specialister, som kan analysere de biologiske data og opbygge avancerede modeller. Det bringer os på forkant med udviklingen og sætter os i førersædet inden for beregningstung bioteknologi.”
"Bevillingen bringer os på forkant med udviklingen og sætter os i førersædet inden for beregningstung bioteknologi."
Jens Nielsen, Scientific Director, Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability, DTU Biosustain
25 % af aktiviteterne bliver computerberegnede
DTU Biosustain udvikler såkaldte cellefabrikker: mikroskopiske, levende celler, som er designet til at fremstille værdifulde kemikalier, lægemidler og næringsstoffer på en bæredygtig måde.
I dag anvender industrien typisk olie, sjældne planter eller dyr til at producere en bred vifte af kemikalier og lægemidler. Takket være cellefabrikkerne kan olie, dyr og planter tages ud af ligningen, så produktionen bliver grønnere.
Indtil nu har DTU Biosustain ”omkodet” celler til at producere bl.a. hæmoglobin i blodet, forstadier til plastprodukter, den effektive antioxidant resveratrol og værdifulde lægemidler til kræftbehandling.
Omkodningen af cellens stofskifte kræver omfattende computermodeller og -databaser med genetiske oplysninger.
DTU Biosustain bruger i dag omkring 15 % af sine midler på dataanalyse og -modellering. Men med bevillingen og andre midler er målet at øge denne andel til ca. 25 % over de næste fem år. Herudover vil DTU Biosustain uddanne flere bioteknologer i dataanalyse.
”Dette område vokser hurtigt, og vi er nødt til at uddanne en masse teknisk dygtige ingeniører med viden om cellebiologi, bioteknologi og computermodeller, og som kan udvikle grænseflader til dataanalyse, der kan anvendes af andre end computereksperter,” siger Markus Herrgard, direktør for den iterative centrale enhed (iLoop) på DTU Biosustain.
Mere fokus på anvendelighed
En af opgaverne er at udvikle brugervenlige grænseflader. I dag findes der allerede store databaser med data. Det er typisk biblioteker med DNA-sekvenser, gener og samlinger af gener, såkaldte transskriptionsdata og protein-data fra forskellige organismer.
Men databaserne kan ikke integreres med hinanden. Derfor er der brug for en platform, der kan integrere disse biblioteker samt gemme, organisere, analysere og visualisere data på en brugervenlig måde.
”I dag er bioteknologerne nødt til at anvende flere online databaser og programmer for at få oplysninger om, hvordan en ændring i generne vil påvirke organismen. Desuden vil de ofte skulle kopiere data manuelt ind i databaserne. Så du bruger en masse tid på at prøve at sammenstykke oplysninger,” siger Markus Herrgard og fortsætter:
”Vi ønsker at integrere databiblioteker i et system, der øjeblikkeligt kan fortælle, hvad man f.eks. skal bruge for at bygge den bedst mulige cellefabrik. Og brugeren skal ikke kunne kode, fordi systemet er let at bruge,” siger han.
En stor opgave bliver at organisere databaser og udvikle de arbejdsgange, regler og infrastruktur, der er nødvendige for at vedligeholde en offentlig database over modeller. Reglerne skal tydeligt vise, hvem der ejer modellerne og samtidig tillade bidrag og korrektioner fra flere forskere.
Den store bevilling fra Novo Nordisk Fonden vil både blive anvendt til at udbygge eksisterende aktiviteter samt til at støtte nye aktiviteter inden for computerbaseret forskning i cellers stofskifte og i biologiske systemer.