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Neuer Algorithmus vereinfacht DNA-Forschung weltweit

04.05.2015

Ein in Südtirol entwickeltes neues mathematisches Verfahren vereinfacht die DNA-Forschung, genauer das Erfassen von DNA-Sequenzen. Während für diesen grundlegenden Analyseschritt bisher 20 Tage notwendig waren, schafft es die neue Methode in nur fünf Stunden.

Sie wurde bereits in die weltweit am meisten genutzte Software zur DNA-Analyse integriert. Der neue Algorithmus ist das Ergebnis einer Zusammenarbeit zwischen den beiden Südtiroler Forschungseinrichtungen EURAC und Freier Universität Bozen.

Verantwortlich zeichnet der Mathematiker Daniel Taliun, der heute an der Uni Bozen seine Doktorarbeit dazu verteidigt hat. Ausgearbeitet hat er sie am EURAC-Zentrum für Biomedizin.

Die DNA besteht aus drei Milliarden Nukleinbasen, bekannt auch unter den vier Buchstaben A, C, G und T. Stellt man sich die DNA als Strang vor, sind die vier verschiedenen Basen, sprich Buchstaben in bestimmten Mustern darauf angeordnet. Sie bilden Sequenzen, die gemeinsam vererbt werden und sich mit Unterbrechungspunkten abwechseln, an denen die DNA neu kombiniert wird. Diese Unterbrechungen sind auch für die genetischen Unterschiede zwischen den Menschen verantwortlich.

Für die Forscher ist es wichtig die einzelnen Unterbrechungspunkte zu erkennen, da somit DNA-Teile, die mit Erkrankungen zusammenhängen, schneller und genauer erfasst werden. Einen entscheidenden Schritt dazu trägt die von Daniel Taliun entwickelte Methode bei. Als Student an der Fakultät Informatik der unibz arbeitete er mit dem EURAC-Zentrum für Biomedizin zusammen.

Der von ihm entwickelte Algorithmus erkennt die einzelnen Unterbrechungspunkte sehr schnell. Dadurch ermöglicht er es, die gesamte DNA in nur fünf Stunden auszuwerten, anstatt in 20 Tagen wie mit bisherigen Verfahren.

„Diese Arbeit hat das Interesse der Verantwortlichen von PLINK geweckt, der weltweit wichtigsten Software zur Analyse genetischer Daten. Sie wandten sich an uns mit der Anfrage, unseren Algorithmus in ihr Programm integrieren zu dürfen“, erklärt Cristian Pattaro, der Verantwortliche der Biostatistikgruppe am EURAC-Zentrum für Biomedizin und Ansprechpartner für den genetischen und biostatistischen Teil der Studie.

„Das Projekt verbindet Mathematik, Informatik und Genetik und vereint die Kompetenzen der beiden Einrichtungen. Mit den speziellen Fachkenntnissen von unibz und EURAC haben wir ein Forschungsergebnis auf höchstem Niveau erzielen können, das über unseren üblichen Studienbereich hinausgeht“, unterstreicht Johann Gamper, Professor an der Fakultät für Informatik der Freien Universität Bozen und Verantwortlicher für das Doktoratsstudium an der Fakultät. Anwendung findet der neue Algorithmus sowohl in der Analyse genetischer Ursachen von Erkrankungen als auch in der Bevölkerungsgenetik.

Zur Verteidigung seiner Doktorarbeit ist Daniel Taliun aus den Vereinigten Staaten nach Bozen angereist. „Meine Studienergebnisse aus Bozen sind auf internationales Interesse gestoßen, dem ich auch einen Arbeitsplatz als Forscher in der renommierten Abteilung für Biostatistik an der Universität Michigan verdanke“, freut sich der frischgebackene Doktor Daniel Taliun.

Stefanie Gius | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.eurac.edu

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