Omics: Das Ende vieler Disziplinen

Im Bereich der Biotechnologie haben sich viele Spezialdisziplinen herausgebildet, die häufig eine Sache gemeinsam haben: Sie enden mit der Silbe -omics. Die Bedeutung dieser Nachsilbe liegt in der Erforschung eines bestimmten Feldes, das häufig auf -ome endet. So verbirgt sich hinter Gen-omics vom Wortstamm her nichts anderes als die Erforschung des Gen-omes, also der Gesamtheit aller Gene.

Trotz dieser einfachen Erklärung ist das Feld dieser neuen Wissenschaften jedoch weit, so dass im Folgenden ein kleiner Einblick in die Welt der -omics gegeben werden soll.

Genomics
Die Erforschung der Gesamtheit der Gene, also des Genoms, ist das Ziel der wissenschaftlichen Disziplin der Genomics. Zu diesem Feld gehört die Untersuchung der Gene und ihrer Bedeutung für Wachstum, Entwicklung, Steuerung biologischer Funktionen und Aufbau biologischer Strukturen. Als sehr weitläufiges Feld wird die Disziplin Genomics in differenziertere Unterzweige eingeteilt.

Die Structural Genomics konzentrieren sich auf die räumliche Lokalisierung der Gene, so dass Genkartierung und -sequenzierung wesentliche Aufgaben dieses Zweigs sind. Die Functional Genomics analysieren die Gene aus Sicht ihrer Funktion und versuchen die Ergebnisse der Structural Genomics bezüglich biologischer Funktionen und deren Regulierung zu verfeinern.

Die Pharmacogenomics zielen darauf ab, die Auswirkungen des genetischen Aufbaus auf die Wirkung von Medikamenten bzw. Krankheiten zu untersuchen, während die Toxicogenomics die Wechselwirkungen von einer schädlichen Umgebung und von Toxinen mit dem Genom studieren. Über diesen Ansatz versucht man, anhand des genetischen Plans Rückschlüsse auf die individuelle Wirkung von Medikamenten und Schadstoffen beim Patienten zu ziehen und den Weg für maßgeschneiderte Pharmaprodukte zu eröffnen. Bei der Medikamentenentwicklung kommen außerdem die Chemogenomics zum Einsatz, um die Wirkung von chemischen Verbindungen auf die Gene bzw. auf die darin kodierten Produkte wie Proteine zu verstehen.

Nutrigenomics
Die Übertragung von Ernährungswissenschaften auf eine genetische Basis begründet die Disziplin der Nutrigenomics. Über diesen Ansatz können Effekte von Nährstoffen und Nahrungszusätzen erforscht werden, um die jeweils individuelle Ernährung ideal an die genetischen Vorrausetzungen anzupassen.

Epigenomics
Schwerpunkt der Epigenomics ist die Untersuchung der Auswirkungen des Umfelds für die weitere Entwicklung des Erbguts. Dabei werden beispielsweise die Effekte bei der Methylierung der DNS für die Funktion eines Gens untersucht. Über diese Betrachtungsweise konzentriert sich die Disziplin vor allem auf die Gene, deren Funktion durch äußere Faktoren mitbestimmt wird.

Proteomics
Die Erforschung des Proteoms, also der Gesamtheit der Proteine, die durch das Genom beschrieben werden, ist das Ziel der Proteomics. Während die Gene als Erbinformation den Bauplan liefern, sind es die Proteine, die biologische Funktionen übernehmen oder Strukturen aufbauen. Für das Verständnis der biologischen Prozesse innerhalb eines Organismus ist daher die Wechselwirkung der unzähligen Proteine von entscheidender Bedeutung. Auch in dieser Disziplin wird zwischen dem strukturellen Ansatz der Structural Proteomics und der Erklärung der Funktionsweise über die Functional Proteomics unterschieden.

Metabolomics
Die Untersuchung von Metaboliten, also den Stoffwechselprodukten innerhalb der Zelle, ist der Fokus der Metabolomics. Objekt der Untersuchung sind somit die Substanzen, die beim Stoffwechsel der Zelle durch die Proteine verwendet, umgesetzt oder hergestellt werden. Schwerpunkt dieser Disziplin ist die Analyse der Metabolite in Hinblick auf Regulierungsmechanismen von Stoffkreisläufen und Zellaktivitäten.

Proteogenomics
Um die Gesamtheit der Unterdisziplinen der Genomics und Proteomics wieder zusammenzuführen, wurde der Oberbegriff Proteogenomics geprägt. Auch wenn jede Spezialdisziplin einen wichtigen Einzelbeitrag zum Verständnis komplexer biologischer Prozesse liefern kann, ist für deren umfassende Beschreibung die Analyse des vollständigen Wegs von den Genen über die darin verschlüsselten Proteine bis zu den dadurch gesteuerten Vorgängen notwendig.