SIB-Ressourcen werden von Millionen von Lebenswissenschaftlern und Klinikern auf der ganzen Welt genutzt und finden Anwendung in den Bereichen Gesundheit, Ernährungssicherheit und Umweltforschung. Auf dieser Seite finden Sie aktuelle Beispiele dafür, wie diese 17 Ressourcen – insgesamt 40 hochwertige Datenbanken und Softwaretools – Entdeckungen und Innovationen ermöglichen, die zur Lösung kritischer globaler Probleme beitragen.
Jährliche Auswirkungen der SIB-Ressourcen
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Überwachung von Pflanzenpathogenen
Das verheerende Tomato Brown Rugose Fruit Virus (ToBRFV) hat sich in den letzten 10 Jahren in 35 Ländern verbreitet und stellt ein großes Hindernis für die Aufrechterhaltung sicherer globaler Tomatenerträge dar.
Forscher haben eine kostengünstige Methode entwickelt, um das Virus durch Sequenzierung seines Genoms in Abwasserproben zu verfolgen. Eine solche Umweltüberwachung wird Wissenschaftlern und politischen Entscheidungsträgern helfen, Übertragungswege zu verstehen und Maßnahmen zur Bekämpfung der Krankheit zu ergreifen. Eine bestehende Nextstrain-Datenbank für ToBRFV wurde verwendet, um die Sequenzierungsmethode zu entwickeln und um zu identifizieren, welche Virussubtypen aus den Proben sequenziert wurden.
Verbesserung der Verabreichung von mRNA-Impfstoffen
Lipide sind wichtige Bestandteile der winzigen Kugeln, sogenannten Nanopartikel (LNPs), die zur Übertragung von mRNA-Impfstoffen in Zellen verwendet werden. Trotz der zunehmenden Verwendung von LNPs seit COVID-19 fehlen noch Werkzeuge zu ihrer Optimierung.
Wissenschaftler haben Modelle entwickelt, um die Leistung von LNPs hinsichtlich der mRNA-Abgabe und der Expression des kodierten Proteins vorherzusagen. Solche Modelle könnten verwendet werden, um verschiedene Lipidzusammensetzungen im Rahmen einer computergestützten Strategie für das Design von mRNA-Impfstoffen virtuell zu screenen. Die genaueste Methode war ein großes Sprachmodell, das mit Lipiden aus der SwissLipids-Datenbank trainiert wurde.
Entfernung von „ewigen Chemikalien” aus dem Wasser
Die weltweiten Wasserressourcen sind mit PFAS kontaminiert – einer Art von persistenten, toxischen und bioakkumulierbaren Chemikalien, die in vielen Haushaltsartikeln verwendet werden und von herkömmlichen Wasseraufbereitungssystemen nicht effizient entfernt werden können.
Um Wasserreinigungsmembranen zu entwickeln, die PFAS wirksam entfernen können, haben Wissenschaftler mithilfe von maschinellem Lernen und Simulationen untersucht, wie diese Chemikalien eine bestimmte Art von Membran passieren – und welche Faktoren dies verhindern können. Die Wechselwirkungen zwischen Membranen und PFAS-Molekülen wurden auf atomarer Ebene mit SwissParam, einem Teil der SwissDrugDesign- Ressource, berechnet.
Aufklärung der Toxizität von Safrol für den Verzehr in Lebensmitteln
Obwohl die Verwendung als Zusatzstoff in vielen Ländern verboten ist, ist Safrol aufgrund seines hohen Gehalts in Gewürzen und Kräutern nach wie vor in Lebens- und Futtermitteln enthalten, was zu zahlreichen Sicherheitsproblemen führt.
Mithilfe von Bgee konnten die Forscher Unterschiede zwischen verschiedenen Arten untersuchen und Katzen, Ziegen und Schafe als die Arten identifizieren, die am anfälligsten für die Toxizität von Safrol in Lebensmitteln sind, sodass sie für weitere Untersuchungen priorisiert werden sollten.
Entwicklung von Stammzell-basierten Impfstoffen gegen Krebs
Stammzellen haben viele Eigenschaften mit Krebszellen gemeinsam, die zu ihrer jeweiligen Fähigkeit zur Selbsterneuerung, Vermehrung und Differenzierung beitragen. Das macht sie für die Entwicklung von Krebsimpfstoffen geeignet.
Bgee wurde verwendet, um Gene herauszufiltern, deren Expression in embryonalen Stammzellen der in Tumorzelllinien ähnelt. Die dank der Bgee-Daten identifizierten Gene ermöglichten die Entwicklung eines Impfstoffs, der das Wachstum von Blasenkrebs in Mausmodellen reduziert.
Überwindung der Plastikverschmutzung der Meere
Forscher haben entdeckt, dass einige winzige Meereslebewesen eine Kunststoffart namens PBS abbauen können.
Mit Hilfe von SwissDock, Teil von SwissDrugDesign, fanden sie Enzyme, die für diesen Prozess verantwortlich sein könnten, und identifizierten ein besonders vielversprechendes Enzym, PBSase. Diese Entdeckung könnte durch die weitere Nutzung von PBS zu einer nachhaltigeren Gesellschaft beitragen.
Aufklärung der Toxizität von Safrol für den Verzehr in Lebensmitteln
Obwohl die Verwendung als Zusatzstoff in vielen Ländern verboten ist, ist Safrol aufgrund seines hohen Gehalts in Gewürzen und Kräutern nach wie vor in Lebens- und Futtermitteln enthalten, was zu zahlreichen Sicherheitsproblemen führt.
Mithilfe von Bgee konnten die Forscher Unterschiede zwischen verschiedenen Arten untersuchen und Katzen, Ziegen und Schafe als die Arten identifizieren, die am anfälligsten für die Toxizität von Safrol in Lebensmitteln sind, sodass sie für weitere Untersuchungen priorisiert werden sollten.
Entwicklung von Stammzell-basierten Impfstoffen gegen Krebs
Stammzellen haben viele Eigenschaften mit Krebszellen gemeinsam, die zu ihrer jeweiligen Fähigkeit zur Selbsterneuerung, Vermehrung und Differenzierung beitragen. Das macht sie für die Entwicklung von Krebsimpfstoffen geeignet.
Bgee wurde verwendet, um Gene herauszufiltern, deren Expression in embryonalen Stammzellen der in Tumorzelllinien ähnelt. Die dank der Bgee-Daten identifizierten Gene ermöglichten die Entwicklung eines Impfstoffs, der das Wachstum von Blasenkrebs in Mausmodellen reduziert.
Überwindung der Plastikverschmutzung der Meere
Forscher haben entdeckt, dass einige winzige Meereslebewesen eine Kunststoffart namens PBS abbauen können.
Mit Hilfe von SwissDock, Teil von SwissDrugDesign, fanden sie Enzyme, die für diesen Prozess verantwortlich sein könnten, und identifizierten ein besonders vielversprechendes Enzym, PBSase. Diese Entdeckung könnte durch die weitere Nutzung von PBS zu einer nachhaltigeren Gesellschaft beitragen.
Aufklärung der Toxizität von Safrol für den Verzehr in Lebensmitteln
Obwohl die Verwendung als Zusatzstoff in vielen Ländern verboten ist, ist Safrol aufgrund seines hohen Gehalts in Gewürzen und Kräutern nach wie vor in Lebens- und Futtermitteln enthalten, was zu zahlreichen Sicherheitsproblemen führt.
Mithilfe von Bgee konnten die Forscher Unterschiede zwischen verschiedenen Arten untersuchen und Katzen, Ziegen und Schafe als die Arten identifizieren, die am anfälligsten für die Toxizität von Safrol in Lebensmitteln sind, sodass sie für weitere Untersuchungen priorisiert werden sollten.
Entwicklung von Stammzell-basierten Impfstoffen gegen Krebs
Stammzellen haben viele Eigenschaften mit Krebszellen gemeinsam, die zu ihrer jeweiligen Fähigkeit zur Selbsterneuerung, Vermehrung und Differenzierung beitragen. Das macht sie für die Entwicklung von Krebsimpfstoffen geeignet.
Bgee wurde verwendet, um Gene herauszufiltern, deren Expression in embryonalen Stammzellen der in Tumorzelllinien ähnelt. Die dank der Bgee-Daten identifizierten Gene ermöglichten die Entwicklung eines Impfstoffs, der das Wachstum von Blasenkrebs in Mausmodellen reduziert.
Überwindung der Plastikverschmutzung der Meere
Forscher haben entdeckt, dass einige winzige Meereslebewesen eine Kunststoffart namens PBS abbauen können.
Mit Hilfe von SwissDock, Teil von SwissDrugDesign, fanden sie Enzyme, die für diesen Prozess verantwortlich sein könnten, und identifizierten ein besonders vielversprechendes Enzym, PBSase. Diese Entdeckung könnte durch die weitere Nutzung von PBS zu einer nachhaltigeren Gesellschaft beitragen.
Antizipation der Virusübertragung von Mensch zu Tier
Die Wechselwirkung zwischen menschlichen Wirten und tierischen Reservoirs ist sowohl für das Verständnis aktueller Epidemien als auch für die bessere Vorhersage künftiger zoonotischer Pandemien von entscheidender Bedeutung.
V-pipe wurde auf Proben angewendet, die VetSuisse aus Virustests an Haustieren bereitgestellt hat, die in der Nähe von SARS-CoV-2-infizierten Besitzern leben. Die Ergebnisse haben zu einem besseren Verständnis der Übertragungsketten zwischen Menschen und ihren Haustieren sowie zwischen den Tieren selbst beigetragen.
Förderung der landwirtschaftlichen Biotechnologie
Das Verständnis, wie Gene das Pflanzenwachstum steuern, ist für die Verbesserung der Agrartechnologie von entscheidender Bedeutung, insbesondere im Umgang mit Umweltveränderungen. Dieses Wissen hilft bei der Entwicklung von Pflanzensorten, die unter verschiedenen Bedingungen gedeihen und weiterhin genügend Nahrung für eine wachsende Bevölkerung produzieren können.
OMA (Teil von SwissOrthology) half bei der Identifizierung von Genen in Reis und anderen Modellarten, die den für die Keimung von Gerste wichtigen Genen entsprechen. Dadurch konnten die Forscher untersuchen, wann und wo Gene während der Keimung exprimiert werden, was letztlich zu einer Verbesserung der Gerstenkörner führen könnte.
Rückverfolgung der Mückenentwicklung zum besseren Verständnis von Krankheitsübertragungsmustern
Die Forscher verwendeten OMA, Teil von SwissOrthology, als Ausgangspunkt, um eine vollständige Liste ähnlicher Gene zu erstellen, die in verschiedenen Mückenarten gefunden wurden. Dies war entscheidend für die Rückverfolgung der Evolution von Mücken und die Aufdeckung ihrer Geschichte der Wirtsnutzung. Die Ergebnisse haben bedeutende Auswirkungen auf das Verständnis von Krankheitsübertragungsmustern und liefern wichtige Informationen für medizinische und ökologische Strategien.
Verständnis der Kohlenstofffixierungsprozesse
Cyanobakterien sind spezielle Organismen, die wie Pflanzen Photosynthese betreiben können. Sie könnten eine wichtige Rolle bei der Reduzierung der vom Menschen produziertenCO2-Mengen spielen. Ein Verständnis darüber, wie sie Kohlenstoff binden, könnte uns helfen, diesen Prozess zu verbessern.
Mit Hilfe von SWISS-MODEL konnten Forscher die Form eines Enzyms herausfinden, das diesen Prozess reguliert. Anhand dieser Form konnten sie bestimmte Stellen identifizieren, die steuern, wie viel Kohlenstoff die Cyanobakterien aus der Luft aufnehmen.
Verbesserung der Anti-Tumor-Immunität
Zytotoxische T-Zellen sind wichtige Akteure in der Immunantwort gegen Krebs und spielen daher eine Schlüsselrolle in den derzeit erfolgreichen Krebsimmuntherapien. Allerdings neigen diese Zellen auch zur „Erschöpfung“ im Zusammenhang mit einer chronischen Stimulation des Immunsystems bei Krebserkrankungen des Menschen.
Die Autoren fanden heraus, dass hohe Konzentrationen des Proteins SNX9 eine Rolle bei der Erschöpfung von T-Zellen spielen. Mithilfe von ISMARA (Teil von SwissRegulon) untersuchten sie die Ursache für diese hohen Expressionsniveaus und entdeckten, dass zwei weitere Proteine, NFATC und NR4A1/3, wichtige Treiber der T-Zell-Erschöpfung sind. Diese Erkenntnis könnte zur Entwicklung besserer Krebsbehandlungen beitragen.
Die biologischen Prozesse der Autismus-Spektrum-Störung (ASD)
ASD ist eine neurologische Entwicklungsstörung, die durch Kommunikationsstörungen und repetitive Verhaltensmuster gekennzeichnet ist. Es ist zwar bekannt, dass genetische Faktoren eine Rolle spielen, doch sind die zugrunde liegenden Mechanismen noch nicht vollständig geklärt.
Mithilfe von TopAnat (Teil von Bgee) konnten Forscher bestimmte Hirnregionen identifizieren, die mit den bei ASD gestörten biologischen Prozessen in Verbindung stehen. Diese sind somit plausible Ziele für die Entwicklung von Medikamenten.
Verständnis der Fruchtbarkeit von Rindern
Um Rückschlüsse darauf zu ziehen, ob und wie Gene und ihre Varianten bestimmte Merkmale wie Krankheiten oder Fruchtbarkeit funktionell beeinflussen, liefert die Kenntnis darüber, in welchem Gewebe sie am stärksten exprimiert werden, wertvolle Hinweise.
Bgee wurde verwendet, um die Hypothese zu stützen, dass eine seltene Mutation eines Gens bei Angus-Bullen die Spermienqualität beeinträchtigen und somit deren umfangreiche Nutzung und wirtschaftliche Bedeutung für die künstliche Befruchtung beeinträchtigen könnte. Bgee zeigte tatsächlich, dass das Gen bei Rindern am stärksten im Fortpflanzungssystem exprimiert wird.
Die molekularen Auswirkungen von Infektionen verstehen
Um die Komplexität des Schweregrads einer Infektion oder der von einer Virusinfektion betroffenen Organe zu verstehen, ist eine Vergrößerung auf molekularer Ebene erforderlich.
ASAP, SWISSREGULON oder Bgee tragen zu unserem Verständnis bei: der regulatorischen Reaktion auf Infektionen durch den Vergleich vollständiger und einzelzellulärer Genexpressionsprofile vor und nach der Infektion; der Diversität der Ziele von Viren (z. B. bei Long COVID) durch Aufdeckung der Expression von Zielgenen in verschiedenen Zellen und Organen; oder der Beeinflussung der Pathogenität von Viren durch die circadiane Uhr.
SwissLipids oder Rhea ermöglichen Einblicke in die durch Viren wie SARS-CoV-2 verursachten Stoffwechselstörungen oder solche, die Patienten einem höheren Risiko für einen schweren Krankheitsverlauf aussetzen.
Die Auswirkungen der Luftverschmutzung verstehen
Um die vielfältigen Eigenschaften von Molekülen zu bewerten, sind Wissenschaftler auf genaue Vorhersagen auf atomarer Ebene angewiesen.
Bei einer Analyse von verschmutzten und sauberen Luftproben auf den Malediven wurdeSwissADME (Teil von SwissDrugDesign) verwendet, um die schädlichen Eigenschaften Tausender unbekannter Chemikalien zu schätzen. Die Studie zeigte, wie wichtig es ist, die Zusammensetzung der Luft auf molekularer Ebene zu untersuchen, um ihre Auswirkungen auf Gesundheit und Klima zu bewerten.
Entwicklung therapeutischer Hilfsmittel
Detaillierte Informationen über 3D-Strukturen, Funktionen und Liganden von Proteinen, Kohlenhydraten oder Lipiden sind entscheidend für die Untersuchung ihrer Funktion in biologischen Prozessen.
Glyco@Expasy wurde verwendet, um die Fähigkeit eines vorhergesagten Zucker-bindenden Proteins nachzuweisen, Poren (d. h. „Löcher zu stanzen”) in der Membran von Krebszellen zu bilden, wodurch der Weg für die Entwicklung therapeutischer molekularer Werkzeuge geebnet wurde.
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Verfolgung des Ausbruchs von Mpox (Affenpocken)
Durch die Analyse und den Austausch von Genomsequenzen von Krankheitserregern wie Bakterien und Viren können deren Entwicklung und Ausbreitung in Echtzeit aufgezeigt und verfolgt werden.
Nextstrain nutzte offen zugängliche Daten, um täglich aktualisierte Analysen von Tausenden von Mpox-Virusgenomen bereitzustellen, sodass Wissenschaftler die Ausbreitung des Virus während des Ausbruchs im Jahr 2022 überwachen konnten.
Suche nach biologischen Katalysatoren zur Entfernung von Umweltschadstoffen
Um das Potenzial von Enzymen als biologische Katalysatoren für eine umweltfreundlichere Umwelt auszuschöpfen, sind Referenzdatenbanken mit Informationen über die Funktionsweise dieser Proteine unerlässlich.
UniProtKB/Swiss-Prot wurde verwendet, um Enzyme – biologische Katalysatoren – zur Behandlung von mit Schadstoffen wie Kohlenwasserstoffen kontaminierten Böden zu identifizieren, ein Prozess, der als Bioremediation bekannt ist.
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Gewährleistung der Ernährungssicherheit
Strategien zur Entwicklung landwirtschaftlich vielversprechender Eigenschaften wie Trockenheits- oder Schädlingsresistenz spielen eine wichtige Rolle für die Ernährungssicherheit. Die genetischen Grundlagen dieser Eigenschaften in Hunderten von landwirtschaftlichen Arten lassen sich dank Orthologie, die Gene zwischen Organismen miteinander in Beziehung setzt, anhand von wenigen Modellarten ableiten.
SwissOrthology wurde als maßgeschneiderte Datenbank für die Bedürfnisse des Pflanzenbiotechnologieunternehmens BASF genutzt, um landwirtschaftlich wünschenswerte Merkmale in Nutzpflanzen wie Sojabohnen und Weizen zu entwickeln.
Reduzierung chemischer Abfälle für eine bessere Umwelt
Um das Potenzial von Enzymen als biologische Katalysatoren für Arzneimittel und andere gewünschte Chemikalien auszuschöpfen, sind Referenzdatenbanken mit Informationen über die Funktionsweise dieser Proteine unerlässlich.
RDEnzyme ist ein computergestütztes Tool zur Vorhersage von Stoffwechselwegen unter Verwendung von Enzymen für die Naturstoffsynthese. Dieses Tool nutzt Kenntnisse über Proteinfunktionen aus UniProtKB/Swiss-Prot sowie Annotationen aus Rhea. Durch die Verringerung unserer Abhängigkeit von toxischen, nicht biologisch abbaubaren Katalysatoren hat RDEnzyme das Potenzial, eine Revolution in der „grünen Katalyse” auszulösen und damit nicht nur die Gesundheit und das Wohlbefinden der Menschen, sondern auch die Umwelt zu verbessern.
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Aufdeckung der für die Infektion entscheidenden Wirtsfaktoren
Um zu untersuchen, wie Wirte anfällig für Infektionen werden, ist eine Vergrößerung auf molekularer Ebene erforderlich.
Mehrere hochkarätige Studien verwendeten STRING für ihre Datenanalyse von genomweiten Screenings, ein wesentlicher Schritt zur Identifizierung von „Schwachstellen” im Genom des Wirts, die die Infektion durch SARS-CoV-2 erleichtern könnten.
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Bekämpfung von arzneimittelresistenten Bakterien
Mit jährlich rund 400.000 Todesfällen wurde der resistente Keim Acinetobacter baumannii von der Weltgesundheitsorganisation als kritische Priorität für die Entwicklung neuer Antibiotika eingestuft.
Forscher haben gezeigt, dass eine neue Klasse von Antibiotika A. baumannii abtötet, indem sie die Bildung seiner robusten Außenmembran stört, die von den meisten Antibiotika nicht durchdrungen werden kann. Dies eröffnet neue Wege für die Entwicklung von Antibiotika gegen andere Arten gramnegativer Bakterien, für die seit über 50 Jahren keine neuen Medikamente mehr auf den Markt gekommen sind. SWISS-MODEL half dabei, molekulare Wechselwirkungen in Proteinen zu charakterisieren, die an der Membranbildung beteiligt sind.
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