Gesundheitsrisiken im Computer berechnen

Weltweit werden fast 100.000 unterschiedliche Chemikalien in privaten Haushalten und der Industrie verwendet. Für einen Großteil dieser Substanzen sind die gesundheitlichen und ökologischen Auswirkungen bisher nicht bekannt.

Die EU wird Ende dieses Jahres bzw. Anfang 2007 eine neue Chemikalienverordnung (REACH-Richtlinie – Registration, Evaluation and Authorisation of Chemicals) beschließen, nach der unter anderem ca. 30.000 dieser Substanzen untersucht werden sollen.

Eine Möglichkeit, um derartige Untersuchungen im erforderlichen Ausmaß durchzuführen, wird das Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH) der Technischen Universität Dresden gemeinsam mit Chemikern, Biologen und anderen Informatikern im Projekt CHEMOMENTUM umsetzen.

Die Wissenschaftler planen, ein so genanntes „GRID“ aufbauen. Ein GRID verbindet weltweit verteilte Computer und Daten zu einer virtuellen Einheit, so dass es für Wissenschaftler wie ein einziger großer Rechner erscheint, auf dem sie ihre Programme ausführen können.

Ziel ist es, mögliche Gesundheits- und Umweltrisiken der Chemikalien festzustellen und zu dokumentieren. Bei klassischen biologischen und chemischen Verfahren würde diese Untersuchung allerdings mehreren Millionen Versuchstieren das Leben kosten. Neueste Erkenntnisse der Chemie und Biologie erlauben es jedoch, die Experimente aus den Laboren in Computer zu verlagern („in silico“-Experimente). Mittlerweile können Wissenschaftler aus mathematischen Modellen unter anderem Angaben über die Toxizität von Stoffen ableiten. Dazu wird bekanntes Wissen über kleinere Bestandteile einer Chemikalie (zum Beispiel über die biologische Wirkung einer enthaltenen Molekülkette), auf die gesamte Substanz erweitert. Diese Berechnungen sind jedoch enorm zeitaufwendig. Daher soll das von den Dresdner Informatikern geplante GRID-Netzwerk die Leistungen von beteiligten Computern bündeln, dadurch die Effizienz erhöhen und den Zeitaufwand erheblich reduzieren.

Neben der Entwicklung von Software zum Management der großen verteilten Datenmengen wird das ZIH auch seine Computer-Ressourcen – wie den sich gerade in der Installation befindlichen 15 Millionen Euro teuren „Hochleistungsrechner/Speicherkomplex“ – als Teilkomponente in das Projekt CHEMOMENTUM einbringen. Gemeinsam mit den Partnern aus Wissenschaft und Industrie (beteiligt sind Deutschland, Estland, Frankreich, Italien, Nordirland, Polen und die Schweiz) will man mit dem System die enormen Kosten der Studien zur REACH-Richtlinie, die vermutlich mehrere Milliarden Euro betragen, erheblich senken.

Darüber hinaus sollen auch die Behörden mit einem Werkzeug unterstützt werden, um die „in silico“-Experimente zu überprüfen. Zum einen steht ihnen damit eine Wissensdatenbank zur Verfügung, anhand derer sie Informationen über bestimmte Chemikalien erhalten können. Zum anderen sollen sowohl Experimente als auch Methoden der wissenschaftlichen Substanzanalyse verzeichnet sein, wodurch die Ergebnisse der Untersuchungen von den Behörden entsprechend bewertet werden können.

Das Projekt CHEMOMENTUM wird von der EU mit insgesamt 2,6 Millionen Euro gefördert.

Weitere Informationen:
Dr. Ralph Müller-Pfefferkorn, Dr. Hartmut Mix
Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechen
Tel. 0351 463-39280, E-Mail: ralph.mueller-pfefferkorn@tu-dresden.de, hartmut.mix@tu-dresden.de