Klinische Bioinformatik (Prof. Keller) – Zentrum für Bioinformatik

Über uns

Die Arbeitsgruppe Keller gehört der Medizinischen Fakultät der Universität des Saarlandes an; dabei verknüpft die Klinische Bioinformatik als Brückenprofessur die Forschungsgebiete der Medizin und der Bioinformatik. Die Gruppe ist einerseits in der Grundlagenforschung aktiv, befasst sich aber auch mit dem gezielten Transfer der Ergebnisse in die Praxis. Dazu arbeitet die Klinische Bioinformatik eng mit dem Universitätsklinikum des Saarlandes, aber auch mit Universitäten über das Saarland hinaus, zusammen. Daneben kooperiert die Gruppe auch mit Diagnostik- und Pharmakonzernen, um die Translation der Forschung zu unterstützen.

Thematisch wird an den folgenden vier Themen geforscht: Ursachen der genetischen Resistenz von Bakterien zur besseren Therapieselektion, nicht-invasive Biomarker zur Früherkennung von Erkrankungen, verbesserte genetische Tests und integrative systembiologische Fragestellungen.

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Gruppenleiter

Prof. Dr. Andreas Keller

Andreas Keller studierte Bioinformatik an der Universität des Saarlandes (Master of Sciene im Jahr 2005). 2009 schloss er seine Dissertation im Fach Bioinformatik an der Universität des Saarlandes in der Gruppe von Prof. Lenhof ab, bevor er zum Heidelberger Biotech-Unternehmen febit (heute comprehensive biomarker center) wechselte. Bei febit verantwortete Keller die Bioinformatik und das Biomarker Discovery Programm. Anfang 2012 wechselte Keller nach Erlangen zu Siemens Healthcare, einem der weltweit erfolgreichsten Diagnostik-Unternehmen. Dort war Keller als Director Diagnostic Innovation für disruptive Entwicklungen in der IT und Molekular-Diagnostik verantwortlich. Parallel zu der industriellen Tätigkeit forschte Keller gemeinsam mit der Humangenetik der Universität des Saarlandes bei Prof. Eckart Meese. Seine Habilitation schloss er 2012 ab. Seit Oktober 2013 leitet Keller den Lehrstuhl für Klinische Bioinformatik an der Medizinischen Fakultät der Universität des Saarlandes. Parallel ist Keller seit 2014 kooptierter Professor der Informatik an der Universität des Saarlandes. In seiner Karriere hat er über 100 wissenschaftliche Fachbeiträge in renommierten „peer-reviewed“ Fachzeitschriften veröffentlich und über 40 Patente geschrieben.

Unsere Projekte

Nicht-invasive Biomarker

Schlüssel zur Heilung vieler Erkrankungen ist die frühzeitige Diagnosestellung. Ein oft zitiertes Beispiel sind Krebserkrankungen. Aber auch für neurologische und kardiovaskuläre Erkrankungen sind Biomarker essenziell. Seit 10 Jahren forschen wir an neuartigen nicht-invasiven Tests. Dabei folgen wir dem Kernprinzip, viele Marker zu messen, um ihre Aussagekraft zu kombinieren und die Trefferquote zu erhöhen. Außerdem werden die Biomarker-Muster in verschiedenen Erkrankungen erhoben und verglichen, um krankheitsspezifische Muster zu finden. Als vielversprechendste Kandidaten werden microRNAs untersucht. Neben Microarrays werden Hochdurchsatz-Sequenzierung und qRT-PCR eingesetzt, um Patienten zu charakterisieren und statistisch auszuwerten.

Neuartige genetische Tests

Viele vererbte Erkrankungen werden mit Hilfe von Gendiagnostik erkannt. Hochdurchsatz-Sequenzierung bietet die Möglichkeit, viele Gene oder gar gesamte Genome von Patienten und ggf. Familienangehörigen zu entschlüsseln. Eine Kernherausforderung ist die Entwicklung von standardisierter Software, die in klinischem Kontext eingesetzt werden kann, um Ärzte in der Diagnosestellung zu unterstützen. Gemeinsam mit anderen Arbeitsgruppen forschen wir an geeigneten Lösungen. Das wohl bekannteste Beispiel eines Gesamt-Genoms, das in der Arbeitsgruppe ausgewertet wurde, war das Genom des 5300 Jahre alten Ötzis.

Test auf bakterielle Resistenzen

Zur Auswahl der richtigen Therapie bei bakteriellen Infektionen ist es nicht nur wichtig, den Erreger der Infektion, sondern auch dessen Resistenzen gegen Antibiotika zu kennen. Klassische Resistenztests dauern bis zu 3 Tage, in dieser Zeit wird oft falsch therapiert. Übermäßige Gabe von Antibiotika führt zudem zu mehr multi-resistenten Bakterien. Gemeinsam mit Siemens Healthcare erforschen wir genetische Ursachen der Antibiotika-Resistenz. Ziel ist ein Schnelltest, der innerhalb eines Tages Bakterien und Resistenzen erkennt, um so schneller die richtige Therapie zu wählen. Die gewonnenen Erkenntnisse können dann eingesetzt werden, um gezielt neue Wirkstoffe zu erforschen.

System-Biologie

Um pathogene Prozesse besser zu verstehen, ist es wichtig, ein Verständnis über mehrere Komplexitätsebenen hinweg zu erlangen. Dazu zählen molekulare Erkenntnisse (die klassischen “omics”, wie zum Beispiel Genomics, Proteomics, Epigenomics, miRNOmics, Transcriptomics, Metabolomics), Informationen über Zellen (Beispiel histologische Untersuchungen bei Krebs), sowie Daten aus bildgebenden Verfahren wie Ultraschall oder Magnet-Resonanz-Tomographie. Wir befassen uns hauptsächlich mit der Integration verschiedener molekularer Daten. Darüber hinaus arbeiten wir an ersten Lösungen, die die entsprechenden genetischen Profile mit klassischen bildgebenden Verfahren kombinieren. Ein Kernprojekt ist das Tool GeneTrail2, eines der umfangreichsten Bioinformatik-Werkzeuge zur Analyse von verschiedenen “omics”-Datensätzen, das wir gemeinsam mit der AG Lenhof entwickeln