Quantitative Biomedizin und Modellierung

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Quantitative Verfahren und Biomarker haben in der Biomedizin seit langem eine wichtige Bedeutung, um Erkrankungen möglichst objektiv zu charakterisieren, Therapien zu verfolgen und neue Erkenntnisse zu erlangen. Durch den gegenwärtigen Trend zur stratifizierten und personalisierten Medizin wird die Bedeutung quantitativer Analysen noch weiter verstärkt. Darüber hinaus ist die Menge der generierten Daten in manchen Bereichen geradezu explodiert (Omics-Daten, post-genomische Biologie) und daher nicht mehr mit traditionellen Analyseansätzen zu interpretieren. Hier sind Verfahren und Methoden der quantitativen Biomedizin unabdingbar notwendig. Diese umfassen folgende Aspekte:

  • Die Generierung von Hypothesen, Theorien und Modellen
  • Die Entwicklung von Instrumenten und Messverfahren
  • Die Gewinnung von Daten durch kontrollierte Experimente
  • Die integrative Analyse, Visualisierung, Modellierung und Simulation der gewonnen Daten

Die Verfahren der quantitativen Biomedizin sind auf unterschiedlichste Organbereiche oder Pathologien anwendbar. Die Anwendungen in verschiedenen konkreten medizinischen Fragestellungen beinhalten meist ähnliche übergeordnete naturwissenschaftlich-technische Herausforderungen, die nur im interdisziplinären und multidisziplinären Kontext erfolgreich gelöst werden können. Einige dieser wichtigen Themen sind dabei im Fokus des SFB – MOBIS: Mathematical Optimization and Applications in Biomedical Sciences.

Zielsetzungen in diesem Bereich sind, u.a.:

  • Dedizierte biomedizinische Modelle sollen den Weg von rein empirischen Betrachtungen zu einer auf funktionellem Verständnis beruhenden evidenz-basierten Medizin weisen
  • Behandlung gekoppelter Multiskalenphänomene (vom Protein zum Organ und umgekehrt)
  • Identifizierung von neuen Biomarkern über Sensorik, Imaging und Bioinformatik zur Stratifizierung und Personalisierung von diagnostischen und therapeutischen Ansätzen
  • Neue Maßstäbe setzen durch Kombination modernster messtechnischer, mathematischer und informatischer Verfahren in den jeweiligen betroffenen Fachgebieten

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