Computational biologie
Spannende nieuwe ontwikkelingen in de biotechnologie zijn nu bezig met het revolutioneren van de biologie en biomedisch onderzoek. Voorbeelden van deze technieken zijn hoogdoorvoer-sequencing, hoogdoorvoer kwantitatieve PCR, intracellulaire beeldvorming, in-situ hybridisatie van genexpressie, driedimensionale beeldvormingstechnieken zoals Lichtvel fluorescentiemicroscopie en optische projectie, (micro)-computertomografie.
Gezien de enorme hoeveelheden gecompliceerde gegevens die door deze technieken worden gegenereerd, vormen hun zinvolle interpretatie en zelfs hun opslag belangrijke uitdagingen die vragen om nieuwe benaderingen. Voorbijgaand aan de huidige bio-informatica-aanpak, moeten we nieuwe methoden ontwikkelen om betekenisvolle patronen in deze grote gegevenssets te ontdekken. Bovendien hebben we wiskundige modellering nodig, en een optie hier is om inverse modelleringstechnieken toe te passen om genregulerende netwerken af te leiden om beter te begrijpen hoe genexpressie in de tijd en ruimte verandert en hoe cellen en afzettingen van biomineralen (bijv. botvorming bij gewervelden, silicificatie bij diatomeeën en sponzen en calcificatie bij koralen) groeien en structuren vormen in ruimte en tijd.
Modelgebaseerde reconstructie van genetische netwerken kan worden gebruikt om de genexpressiegegevens systematisch te organiseren en toekomstige gegevensverzameling te begeleiden. Een belangrijke uitdaging hier is om te begrijpen hoe genregulatie fundamentele biologische processen zoals biomineralisatie en embryogenese controleert. De subprocessen zoals genregulatie, organische moleculen die interageren met het mineraalafzettingproces, cellulaire processen, fysiologie en andere processen op het niveau van weefsel en milieu zijn met elkaar verbonden. In plaats van te worden aangestuurd door een centraal controlemechanisme, kunnen biomineralisatie en embryogenese worden beschouwd als een opkomend gedrag dat voortkomt uit een complex systeem waarin verschillende subprocessen op zeer verschillende tijdelijke en ruimtelijke schalen (variërend van nanometers en nanoseconden tot meters en jaren) zijn verbonden in een multischaal systeem. Een van de weinige beschikbare opties om dergelijke systemen te begrijpen, is door een multischaalmodel van het systeem te ontwikkelen.
