Forschungsschwerpunkte
Innovationen entstehen an Schnittstellen unterschiedlicher Wissenschaftsgebiete. So haben wir uns den Schnittstellen zwischen Immunologie, Neurobiologie, Genomik, Bioinformatik und den Datenwissenschaften inklusive KI-Forschung verschrieben.
In der Genomik spielt die Hochdurchsatz-Sequenzierung bis hin zur Einzelzellebene für uns eine entscheidende Rolle. Unsere Arbeitsgruppe im Forschungsbereich Systemmedizin arbeitet deshalb auch sehr eng mit der PRECISE Platform for Single Cell Genomics and Epigenomics zusammen. PRECISE ist ein Joint Venture der Systemmedizin am DZNE und des LIMES-Institutes an der Universität Bonn.
Im Bereick KI-Forschung haben wir gemeinsam mit Hewlett-Packard Enterprise (HPE) ein neues Konzept zur gemeinschaftlichen Anwendung von Künstlicher Intelligenz (KI) entwickelt, das sogenannten Swarm Learning. Swarm Learning ist eine alternative für Cloud-basierte und föderierte KI-Lösungen.
Unsere Forschung umfasst labor-experimentelle und computergestützte datenwissenschaftliche und KI Ansätze. Wir sind damit exzellent aufgestellt, um systemmedizinische Fragestellungen zu beantworten. Mit unserer Expertise haben wir neben unseren eigenen Projekten weltweit Kooperationspartner gefunden, mit denen wir medizinisch wichtige Fragenstellungen beantworten.
Unsere derzeitigen Forschungsschwerpunkte sind unter anderem:
- Swarm Learning: Neben lokalem, zentralem und föderierten maschinellem Lernen ist Swarm Learning als vierter Ansatz unter anderem von NVIDIA klassifiziert worden und von uns gemeinsam mit HPE entwickelt worden.
- Swarm Learning für Präzisionsmedizin bei Infektionskrankheiten und Pandemievorsorge, gefördert durch die Volkswagen Stiftung.
- Memory-centric computing: Nutzung neuer Rechnerarchitekturen mit großen Arbeitsspeichern zur schnelleren Bearbeitung von Sequenzierdaten. Ursprünglich von HPE erfunden und entwickelt, setzen inzwischen Computerhersteller wie Apple auf dieses Konzept
- NEUROCOV: Neurologische und neuropsychiatrische Komplikationen aufgrund von COVID-19. Europäisches Forschungskonsortium
- Immunosensation2 – Cluster of Excellence: Systemimmunologische Ansätze unter Einbeziehung der Einzelzellgenomik und Hochdurchsatz-Zytometrie zur Charakterisierung wichtiger immunologisch vermittelter Erkrankungen wie COVID-19 oder HIV
- NGS Kompetenznetzwerk: Zentrale Koordinationseinheit des DFG geförderten NGS Kompetenznetzwerks
- West German Genome Center (WGGC): Entwicklung und Verstetigung eines zurzeit vom Ministerium für Kultur und Wissenschaft Nordrhein-Westfalen’s gefördertes Netzwerk an den Universitäten Aachen, Bonn, Köln und Düsseldorf sowie der PRECISE Platform am DZNE.
- Identifizierung von Biomarkern auf der Basis der Einzelzellgenomik von Immunzellen des peripheren Blutes
- Systemmedizinische Ansätze bei chronisch-entzündlichen Erkrankungen
Unsere Arbeitsgruppe ist in zahlreichen nationalen und internationalen Forschungsinitiativen aktiv:
- Swarm Learning for Precision Medicine
- NEUROCOV
- Nationale Klinische Studiengruppe
- iTREAT
- ImmunoSep
- IMMME
- GenomDE
- NGS Kompetenznetzwerk
- West German Genome Center
- Immunosensation2 – Cluster of Excellence
- DiscovAir
Swarm Learning ist ein Paradigmenwechsel, der lokales, zentrales und föderiertes Lernen erweitert. Wir haben Swarm Learning zusammen mit HPE als erste Kombination von Blockchain- und KI-Anwendungen entwickelt.
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Memory Centric Computging ist ein Paradigmenwechsel, der den Speicher in den Mittelpunkt der Recheninfrastruktur stellt, um die datengesteuerten Anwendungen von heute zu unterstützen. Die Systemkomponenten sind über eine Struktur, Gen-Z, verbunden.
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Die "Plattform für Einzelzellgenomik und Epigenomik" ist ein Joint Venture zwischen der Universität Bonn und dem DZNE. Beide Institutionen wollen ihr Expertenwissen in den Bereichen Genomik und Bioinformatik gemeinschaftlich nutzen. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Entwicklung und Anwendung von Werkzeugen und Technologien für die Einzelzellgenomik und der Bereitstellung dieser Technologien für Arbeitsgruppen am DZNE, an der Universität Bonn, national und international.
Die Laborflächen der Plattform befinden sich im neuen DZNE-Gebäude B, die Bioinformatik-Einheit ist am LIMES-Institut angesiedelt. Beide Einheiten arbeiten eng zusammen.
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Das vom DZNE koordinierte interdisziplinäre NEUROCOV-Konsortium untersucht in den nächsten fünf Jahren die Rolle des Zusammenspiels von Wirt und Virus bei der Entstehung neurologischer und psychiatrischer Symptome durch COVID-19 als Grundlage für neue Behandlungsmöglichkeiten.