Zusammenfassung von Die Vermessung des Lebens

„Wo tut’s denn weh?“ Diese typische Arztfrage weist auf ein grundlegendes Problem hin: Die moderne Medizin ist fixiert auf einzelne Organe, Symptome und Krankheiten. Nicht nur wird sie immer spezialisierter, aufwendiger und kostspieliger. Sie versagt auch bei ihrer eigentlichen Aufgabe: die Gesundheit der Menschen zu erhalten. Statt den Körper ausschnittweise zu betrachten, sollte die Medizin in Netzwerken denken – so, wie es die Systembiologie bereits seit etwa hundert Jahren vormacht.

Systembiologen denken systemisch. Eine Ärztin fragt: Wie hoch ist der Blutdruck? Ein Systembiologe will wissen: Was hat die Person heute Morgen gegessen? Wie oft hat sie sich bewegt? Wie oft haben sich ihre Vorfahren bewegt? Und, und, und. Es geht darum, ein möglichst ganzheitliches Bild des Menschen zu bekommen. Einzelne Zellen, Organe oder Organismen interessieren Systembiologen wenig, sie wollen die Beziehungen zwischen ihnen verstehen.

Im Westen von Barcelona steht eine besondere Kirche. In ihrem Inneren befindet sich kein Altar, sondern MareNostrum, einer der größten Supercomputer der Welt. Die Kosten für Bau und Betrieb? Schlappe 223 Millionen Euro. Die Rechenleistung? 200 Petaflops, das sind, halt dich fest: 200 Billiarden Rechenoperationen – pro Sekunde! Statt zu Gott zu beten, arbeiten die 120 Wissenschaftler mit MareNostrum daran, das Leben zu modellieren – sie spielen also selbst ein bisschen Gott.

Rechenpower und Speicherkapazitäten sind in den vergangenen Jahren förmlich explodiert. Gleichzeitig werden Algorithmen immer komplexer, künstliche Intelligenz, kurz KI, wird ausgereifter, und ihr Teilgebiet Deep Learning ist aus der Wissenschaft ohnehin längst nicht mehr wegzudenken. Die Systembiologen freut’s. Sie können nach Herzenslust Lebewesen vermessen, Prozesse simulieren und Prognosen erstellen.

Mit Rechenpower, KI und Algorithmen allein wird natürlich noch keine Wissenschaftsgeschichte geschrieben. Es gibt jedoch zwei weitere Trends, die der Systembiologie zusätzlichen Schub verleihen: die rasanten Entwicklungen in der Einzelzellbiologie und in der Organoid-Züchtung.

Lange dachte man, Zellen desselben Typs seien alle gleich. Kennst du eine Leberzelle, kennst du alle. Doch weit gefehlt! So fand etwa das Forscherteam um Céline Vallot vom Institut Curie in Paris heraus, dass sich die Brustkrebszellen erkrankter Frauen unterscheiden können. Mit fatalen Folgen: Bei einigen Zellen waren bestimmte Gene epigenetisch so eingestellt, dass sie durch die Behandlung aktiviert wurden. Dadurch wurde eine Zelle resistent gegen die Behandlung und der Krebs hatte leichtes Spiel.

2003 entschlüsselten Forscher erstmals das komplette Genom eines Menschen. Seitdem können wir immer wieder dubiose Anzeigen lesen, die allerhand versprechen: „Entdecken Sie Ihr genetisches Potenzial!“ Solche reißerischen Slogans suggerieren, dass genetisch festgelegt ist, wie gesund, krank, intelligent, ja sogar wie dick oder dünn wir werden. Auch die Wissenschaft war lange von der Allmacht der Gene überzeugt – bis die Epigenetik sie eines Besseren belehrte.

Gerade einmal 1,5 Prozent unserer DNA sind für die Codierung von Proteinen zuständig, also den Bausteinen, aus denen wir letztlich bestehen. Die restlichen 98,5 Prozent sind epigenetisches oder „nebengenetisches“ Material. Forscher hielten es lange für unnütze Müll-DNA. Doch wie wir heute wissen, hat der vermeintliche „Müll“ in Wahrheit enorm wichtige Funktionen. Er hilft den Zellen dabei, die Gene zu regulieren und ganze Regulationsnetzwerke aufzubauen.

Fühlst du dich manchmal allein? Musst du gar nicht. 38 Billionen nicht menschliche Kleinstlebewesen sind immer bei dir! Nicht alle deiner winzigen Mitbewohner sind dir wohlgesonnen, aber die überwiegende Mehrheit arbeitet nur für dich. Oder du für sie, da ist sich die Wissenschaft nicht ganz einig. Fest steht, dass das Mikrobiom – darum geht es hier – im Körper lebenswichtige Aufgaben verrichtet, ohne die wir ganz schön alt aussähen.

Der Großteil unserer Mikroorganismen lebt im Darm. 99 Prozent sind Bakterien, der Rest Pilze und Viren. Was die machen? Nun, sie helfen beim Verdauen und Verwerten von Nahrung, klar. Daneben wehren sie aber auch Krankheitserreger ab, halten unser Immunsystem am Laufen und stabilisieren den Stoffwechsel.

Eines dürfte inzwischen klar sein: Die Systembiologie verschlingt und produziert unfassbare Mengen zum Teil hochsensibler Daten. Viele Menschen macht das skeptisch. Sie fragen: „Was passiert mit meinen persönlichen Gesundheitsdaten? Wie kann ich sie vor Missbrauch schützen?“ Auch darüber muss sich die Systembiologie Gedanken machen.

Der Zürcher Systembiologe Ernst Hafen findet es schade, dass die Datengewinnung für die Forschung auf so viel Zurückhaltung, ja Ablehnung stößt. Er hat darum die genossenschaftliche Plattform MIDATA gegründet. Dort können Bürgerinnen ihre Gesundheitsdaten freiwillig zur Verfügung stellen. Das Besondere: Die Datenspender entscheiden selbst, welche Forschungsprojekte ihre Daten verwenden dürfen. Außerdem können sie vorschlagen, was die Forscherinnen untersuchen sollen. Etwa: Wie wirkt Kaffee auf den Darm? Was tun Wechselduschen für die Gesundheit?

„Das eine Glas Wein wird mich schon nicht umbringen.“ – „Joggen kann ich auch morgen noch.“ – „Für Entspannungsübungen hab ich wirklich keine Zeit!“ Eigentlich sollten wir es besser wissen. Doch wir reden uns ein, dass es uns schon nicht treffen wird. Die Liste der chronischen Volkskrankheiten sagt etwas anderes. Leiden wie Allergien, Adipositas, Typ-2-Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen häufen sich. Wäre es da nicht hilfreich, wenn wir jemanden hätten, der uns individuelle Gesundheitsempfehlungen gibt und uns in Echtzeit vor gefährlichen Kipppunkten warnt? Sozusagen ein Navi für gesundes Leben?

In Ansätzen gibt es das Gesundheits-Navi bereits: Fitnesstracker zählen unsere Schritte, messen Schlafphasen, Puls oder Atemfrequenz und warnen uns, wenn wir in einen ungesunden Bereich geraten. Doch das ist erst der Anfang! Auf der ganzen Welt basteln Forscher an Hightech-Lösungen für ein gesundes Leben.