Moderne Mikroskopietechniken gewähren faszinierende Einblicke in Gewebe, Zellen, ja sogar große Moleküle. Doch die Datensätze sind mittlerweile so groß, dass man zu ihrer Interpretation fortgeschrittene Kenntnisse in der Bildanalyse benötigt. Diese wird nun ein interdisziplinäres Graduiertenkolleg an der Goethe-Universität vermitteln, das an der Schnittstelle von Lebenswissenschaften und Informatik angesiedelt ist. Das Vorhaben wird in den kommenden 4,5 Jahren von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

„Hochauflösende Bilder sind heute so komplex, dass es immer schwieriger wird, die darin verborgenen Informationen effektiv auszuwerten“, erklärt Prof. Achilleas Frangakis, Experte für Elektronenmikroskopie am Institut für Biophysik. Gemeinsam mit Prof. Ernst Stelzer, der am Institut für Physikalische Biologie die Lichtscheiben-Mikroskopie etabliert hat, will er Doktoranden aus Biologie, Physik und Informatik nun eine gezielte Forschungsausbildung bieten, die sowohl Kenntnisse in der Mikroskopie als auch in der Informatik vermittelt.

Derzeit erwerben Informatiker und Physiker, die Algorithmen für die Bildanalyse entwickeln, erst gegen Ende ihrer Ausbildung Kenntnisse in den Lebenswissenschaften. Diesen Weg haben Frangakis und Stelzer, beide studierte Physiker, selbst beschritten. „Biologen fehlt es dagegen an Datenverarbeitungskompetenz“, sagt Stelzer. „Sie sind sich relevanter Entwicklungen nicht bewusst und können fortschrittliche Technologien nicht eigenständig einsetzen.“

Im Graduiertenkolleg „Verknüpfung von Bildanalyse und Molekularen Lebenswissenschaften“ sollen die Doktorandinnen und Doktoranden nun das Design, die Konstruktion und den automatisierten Einsatz moderner Mikroskopietechniken in multidisziplinären Arbeiten optimieren. Die Goethe-Universität verfügt über zahlreiche Techniken, mit denen sie eine große Breite von zeitlichen und räumlichen Auflösungen abdeckt: Kryo-Elektronentomographie, hochauflösende und lichtscheibenbasierte Fluoreszenzmikroskopie, Raman-Mikroskopie sowie Multiphotonen-Mikroskopie. Im Graduiertenkolleg lernen die Doktoranden, die großen Datensätze mit modernen Algorithmen zu untersuchen. Geplant ist weiterhin, Algorithmen für teilautonome Bildanalysen und Interpretationen auf Supercomputern zu implementieren.