Bei einem Science Talk der Medizinischen Universität Wien stellte Stefan Thurner, seit Oktober ordentlicher Professor für die Wissenschaft komplexer Systeme, seine Arbeiten an der Schnittstelle zwischen Lebens-, Sozial- und Computerwissenschaften vor.

Stefan Thurner modelliert das Verhalten komplexer Systeme am Computer. © Med-Uni Wien/Zita Koever

Was haben lebende Zellen, die Ausbreitung einer Epidemie und die globalen Finanzmärkte miteinander zu tun? Alle drei lassen sich aus der Sicht von Stefan Thurner als komplexe Systeme modellieren. Komplexe Systeme, so erläuterte er bei seinem Vortrag vor Journalisten am 19. April einleitend, sind solche, die aus vielen Bestandteilen bestehen, die sich wechselseitig beeinflussen, die aus diesem Grund oft überraschende Eigenschaften zeigen können und die beim Versuch einer Regulation meist anders reagieren, als man gedacht hat. Sie zeigen insgesamt also ein Verhalten, das sich eigentlich einer naturwissenschaftlichen Beschreibung im herkömmlichen Sinne entzieht – wenn nicht Computer heutzutage imstande wären, derartige Dinge artifiziell durchzuspielen und wenn nicht die Mathematik in den letzten 30 Jahren Methoden entwickelt hätte, die Aussagen über derartige Systeme möglich machen.

Die Medizin ist interessiert
Nicht ohne Grund ist Stefan Thurner gerade an eine medizinische Uni berufen worden. Ja, er beschäftige sich auch mit den globalen Finanzsystemen, und habe auch schon einschlägige Beratungstätigkeit auf diesem Gebiet gemacht, erzählte Thurner. Aber diese seien mit der relativ geringen Anzahl zu berücksichtigender Parameter und der ausgezeichnet verfügbaren Menge an Daten eher die einfacheren unter seinen Untersuchungsobjekten, an denen er seine Methoden austesten könne. Wesentlich komplexer sei da schon das Zusammenspiel der Gene und Transkriptionsfaktoren im artifiziellen Computermodell einer lebenden Zelle.

Und gerade hier sind die Erwartungen der Mediziner hoch: man könne, erläuterte der Genetiker Markus Hengstschläger, der durch das Programm führte, bei der Erforschung der genetischen Ursachen von Erkrankungen heute nur mehr oder weniger zufällig Gene durchprobieren, sie ausschalten oder überexprimieren und sehen was passiert. Von einem systembiologischen Ansatz, wie ihn Thurner verfolge, erwarte sich die medizinische Grundlagenforschung Anhaltspunkte, bei welchem der vielen möglichen Kandidaten man denn die größte Chance hätte, ein Ergebnis zu erzielen.

Das Verständnis der Genregulation
Auch Thurner selbst hat eine ähnliche Vision, was seinen Beitrag zur Medizin betrifft: man könne heute bereits Genome einzelner Personen vollständig sequenzieren. Füttere man ein Computermodell mit diesen Daten, müsste es im Prinzip möglich sein, tausende von Medikamentenkandidaten an dieser konkreten genetischen Ausstattung durchzuspielen und so die individuell am besten geeignete Medikation zusammenstellen - möglicherweise ein Ansatz für die personalisierte Medizin der übernächsten Generation. Zuvor gilt es, das Muster der wechselseitigen Regulation der Gene einmal zu verstehen – auch das ist ein Feld, zu dem Thurner mit seinen Arbeiten beitragen möchte.