Fokus Forschung: Vortrag zur 20. NWK: Simulation und Visualisierung der primären Hormonantwort renaler Hauptzellen

Fokus Forschung: Vortrag zur 20. NWK: Simulation und Visualisierung der primären Hormonantwort renaler Hauptzellen

Forschung, NWK, Nachwuchsforschung, Veranstaltungen

Felix Erichson forscht zu Zellsimulationen am Computer

Referent zur 20. NWK: Felix Erichson

Durch Experimente erhalten Wissenschaftler Einblicke in Krankheitsbilder. Dabei untersuchen sie Prozesse auf zellulärer Ebene. Oftmals sind diese auf komplexe Weise miteinander verknüpft. So kann es eine große Herausforderung sein, die richtigen Angriffspunkte für eine Therapie zu finden. Mithilfe von Zellsimulationen können die verschiedenen Einflussfaktoren am Computer untersucht werden. Das kann dabei helfen zielgerichtet Experimente zu designen und Wechselwirkungen vorherzusagen. Dabei können Simulationen sowohl helfen das gesunde System besser zu verstehen als auch Krankheitsbilder zu analysieren. Bei der Simulation entstehen große Mengen von Daten mit räumlicher und zeitlicher Dimension. Um diese zu analysieren und visualisieren wurde eine Webapplikation entwickelt. Hier kann der Anwender eine sogenannte Simulationstrajektorie einladen und diese dann intuitiv und interaktiv erkunden. Es ist möglich die Konzentration verschiedener Signalmoleküle darzustellen und so die in der Zelle ablaufenden Prozesse verstehen. Weiterhin lassen sich typische Zellkomponenten wie Membranen, Vesikel und Kompartimente abbilden. Außerdem können Daten gefiltert werden, sodass individualisierte Analysen möglich sind.

Die Niere des Menschen reguliert den Wasser- und Elektrolythaushalt des Körpers. Durch die Filterung und Aufbereitung des Blutes werden nicht benötigte oder toxische Stoffwechselprodukte ausgeschwemmt und erforderliche Komponenten zurückgehalten. Die primäre Aufgabe der Hauptzellen im Sammelrohr der Niere ist es, Wasser aus dem Urin zurückzugewinnen. Der Wasserbedarf des Körpers wird durch die Hirnanhangsdrüse vermittelt. Bei Bedarf wird das Peptidhormon Vasopressin ausgeschüttet, welches die Wasseraufnahme der renalen Hauptzellen reguliert. Durch chronische Erkrankungen der Niere oder Mutationen im Genom kann der Prozess der Wasserrückgewinnung gestört sein. Die auf der Nachwuchswissenschaftlerkonferenz (NWK19)  vorgestellte Arbeit untersucht die primäre Hormonantwort renaler Hauptzellen, mit Fokus auf die Visualisierung der Simulationstrajektorien.

Ich bin Felix Erichson, 22 Jahre und studiere Biotechnologie im Bachelor. Seit 2018 arbeite ich als studentische Hilfskraft in der Forschungsgruppe „bigM – bioinformatics group Mittweida“. Dabei beschäftige ich mich mit der Simulation von zellulären Prozessen und der Visualisierung der resultierenden Daten. 

Die Applikation ist unter folgendem Link zu erreichen: https://felixerichson.github.io/singa-simulation-visualization/

Text: Felix Erichson
Foto: Helmut Hammer