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Deutsches Netzwerk für Bioinformatik-Infrastruktur – de.NBI

Deutsches Netzwerk für Bioinformatik-Infrastruktur – de.NBI ist ein nationales akademisches Netzwerk, welches Serviceleistungen im Bereich Bioinformatik für die Lebenswissenschaften und Biomedizin in Deutschland und Europa anbietet. Finanziert wurde de.NBI von 2015 bis 2021 durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF). Ab 2022 ist das Forschungszentrum Jülich mit der dauerhaften Weiterführung des Netzwerks beauftragt.[1] Die de.NBI-Partner organisieren Schulungsveranstaltungen, Kurse und Sommerschulen zu Software-Tools sowie Standards und bieten Rechenkapazität in Form einer Cloud an, um Forscher dabei zu unterstützen, ihre Daten effektiver zu nutzen.[2]

de.NBI - Deutsches Netzwerk für Bioinformatik-Infrastruktur
Kategorie: Bioinformatik
Träger: Forschungszentrum Jülich
Standort der Einrichtung: Bielefeld, Berlin, Bochum, Borstel, Braunschweig, Bremen, Dortmund, Dresden, Freiburg im Breisgau, Gatersleben, Gießen, Halle (Saale), Hamburg, Heidelberg, Jena, Jülich, Konstanz, Leipzig, Magdeburg, München, Rostock, Saarbrücken, Tübingen
Leitung: Alfred Pühler bis 2021
Mitarbeiter: 250
Homepage: www.denbi.de

Entstehung Bearbeiten

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) veröffentlichte im Mai 2013 Förderrichtlinien für ein Deutsches Netzwerk für Bioinformatik-Infrastruktur (de.NBI). Ziel dieser Bekanntmachung war es, in Deutschland eine Infrastruktur aufzubauen, die mithilfe von Bioinformatikservices und -schulungen Lösungen für das „Big Data-Problem“ in den Lebenswissenschaften bietet. de.NBI wurde vom BMBF im März 2015 gestartet. Im November 2015 wurde eine zweite Ankündigung von Förderrichtlinien für Partnerprojekte von de.NBI veröffentlicht, die im November 2016 ihre Arbeit aufnahmen.[2] Im August 2016 trat Deutschland dem europäischen Bioinformatik-Forschungsnetzwerk ELIXIR bei. Seitdem wird der Deutsche ELIXIR-Knoten (ELIXIR-DE) von de.NBI-Partnern betrieben.[3][4][5]

Der erste de.NBI-Koordinator war bis 2021 Alfred Pühler. Der deutsche ELIXIR-Knoten wird seit dem 1. Juni 2020 von Andreas Tauch geleitet.[6]

Organisation Bearbeiten

Das de.NBI-Netzwerk aus acht miteinander verbundenen Zentren und einer Koordinationseinheit, zu denen fast 40 Forschungs-, Dienstleistungs- und Infrastrukturgruppen mit etwa 250 Bioinformatikern gehören.[7] Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, eine assoziierte Partnerschaft innerhalb von de.NBI als „Service- und Trainingspartner“ oder nur als Trainingspartner zu beantragen. Im Folgenden sind die acht de.NBI-Zentren sowie die assoziierten Service- und Trainingspartner und assoziierten Trainingspartner aufgeführt.

Bioinformatik-Ressourcen Bearbeiten

Das de.NBI-Netzwerk bietet ein breites Portfolio an Ressourcen für die deutsche und internationale Gemeinschaft der Lebenswissenschaften. Dazu gehören hauptsächlich Datenbanken, bioinformatische Software und Bereitstellung von Rechenkapazität durch ein Verbund-Cloud-System.

Datenbanken Bearbeiten

de.NBI entwickelt und pflegt die fünf großen Datenbanken SILVA,[9] PANGAEA,[10] BacDive,[11] ProteinsPlus.[12] und BRENDA[13] Diese Datenbanken bieten Zugang zu ribosomalen RNA-Genen aus allen drei Domänen (Bereichen) des Lebens (SILVA), georeferenzierten Daten aus der Erdsystemforschung (PANGAEA), stammbezogene Informationen zur Biodiversität von Bakterien und Archäen (BacDive), Proteinstrukturen (ProteinsPlus) und umfassende Enzyminformation (BRENDA).

Werkzeuge Bearbeiten

de.NBI entwickelt und liefert etwa 100 bioinformatische Programme für die deutsche und globale Lebenswissenschaftler-Gemeinschaft, z. B. Galaxy (Computational Biology) / useGalaxy.eu (Workflow-Engine für alle Freiburger RNA-Tools),[14] EDGAR (Vergleichende Genomanalyse-Plattform),[15] KNIME (Workflow-Engine),[16] OpenMS (Open-Source C++-Bibliothek für LC / MS-Datenmanagement und -analysen),[17] SeqAN (Open-Source C++-Bibliothek für effiziente Algorithmen und Datenstrukturen),[18] PIA (Toolbox für MS-basierte Proteininferenz- und Identifizierungsanalyse),[19] Fiji (Software) (Bildverarbeitungspaket), MetFrag (in silico Fragmenter kombiniert Komponenten-Datenbanksuche und Fragmentierungsvorhersage für die Identifizierung kleiner Moleküle aus Tandem-Massenspektrometriedaten),[20] COPASI (Open-Source-Softwareanwendung zur Erstellung und Lösung mathematischer Modelle biologischer Prozesse),[21] SIAMCAT (Framework für die statistische Inferenz von Assoziationen zwischen mikrobiellen Gemeinschaften und Wirtsphänotypen), e!DAL-PGP (Open-Source-Framework zur Veröffentlichung und gemeinsamen Nutzung von Forschungsdaten), MGX (Metagenom-Analyse),[22] ASA³P (automatische WGS-Analyse bakterieller Kohorten)[23], Bakta (Annotation bakterieller Genome und Plasmide)[24] und viele mehr.

Die de.NBI-Tools sind auch in der ELIXIR Tools- und Data Services-Registry registriert und durchsuchbar, welche weitere Informationen in einem standardisierten Format bereitstellt.

Hardware Bearbeiten

de.NBI entwickelt und betreibt seit 2016 ein Verbund-Cloud-System (de.NBI-Cloud).[25] Die Cloud wird in einem Kollaborationsprojekt der Universitäten Bielefeld, Freiburg, Gießen, Heidelberg, Tübingen und Charité Berlin bereitgestellt. Das gesamte System ist über das zentrale de.NBI-Cloud-Portal über Single Sign-On (SSO) zugänglich und basiert auf der ELIXIR-Authentifizierungs- und Autorisierungsinfrastruktur (ELIXIR AAI). Die de.NBI-Cloud umfasst mehr als 56.000 Rechenkerne und 80 Petabyte Speicherkapazität (Stand November 2021).

Training Bearbeiten

Verschiedene Arten von Schulungsaktivitäten werden von de.NBI unterstützt und organisiert. Die de.NBI Sommerschulen bieten Schulungen für Studierende, Doktoranden und Post-Doktoranden zu spezifischen Themen an, die sich auf ein oder mehrere de.NBI-Zentren beziehen. Ferner organisieren die Zentren spezifische Schulungen für die angebotene bioinformatische Software. Diese Schulungen finden bei bestehenden Konferenzen statt oder werden unabhängig von diesen organisiert. Darüber hinaus wurden im Jahr 2016 Online-Schulungen auf der Website von de.NBI eingeführt. Seit 2017 werden Online-Hackathons für verschiedene Softwarepakete und Webinare von allen den Zentren angeboten.

Das de.NBI-Schulungsprogramm begann 2015 mit 17 f2f-Schulungen und 329 Teilnehmern, die kontinuierlich auf 79 Kurse mit 1.586 Teilnehmern im Jahr 2019 anstiegen. Im Jahr 2020 und 2021 wurde die praktische Durchführung der Schulungen durch die COVID-19-Pandemie erheblich beeinträchtigt, aber durch die Entwicklung von Online-Schulungen und -Materialien (40 Kurse mit 1.149 Teilnehmern in 2020) konnten im Jahr 2021 2.128 Schulungsteilnehmern in 49 Kursen weitergebildet werden. Insgesamt wurden bisher 9.076 Wissenschaftler in 371 Kursen durch unser Bioinformatik-Netzwerk geschult (Stand Januar 2022).[26]

de.NBI-Sommerschulen Bearbeiten

  • September 2015: Die erste de.NBI Sommerschule wurde von den Servicezentren BiGi, RBC und de.NBI-SysBio organisiert. Diese de.NBI Sommerschule konzentrierte sich auf die Abläufe von der Genomassemblierung bis zur Genom- und Transkriptomanalyse.[27]
  • September 2016: Die zweite de.NBI-Sommerschule wurde von BioInfraProt, CIBI und BiGi in Dagstuhl organisiert und konzentrierte sich auf das Feld der Proteomik und die Analyse von Massenspektrometriedaten.[28]
  • Juni 2017: de.NBI-Sommerschule „Cloud Computing for Bioinformatics“ wurde von den Standorten der de.NBI-Cloud an den Servicezentren BIGI, HD-HuB und CIBI sowie von BioInfra.Prot Ina Gießen durchgeführt.[29]
  • September 2017: Die de.NBI-Sommerschule „Computational Genomics and RNA Biology“ in Berlin wurde von allen RBC-Partnern organisiert.[30]
  • März 2018: Eine de.NBI Winterschule zum Thema „Computergestützte Metabolomik“ wurde vom Zentrum CIBI in Lutherstadt Wittenberg durchgeführt.[31]
  • September 2018: Die Sommerschule 2018 zum Thema „Riding the Data Life Cycle“ wurde von den Zentren BioData, GCBN und de.NBI-SysBio organisiert.[32]
  • September 2019: Die de.NBI-Sommerschule 2019 wurde von den Servicecentern GCBN, BioData, de.NBI-SysBio und BioInfra.Prot organisiert und fand in Gatersleben statt. Das Thema handelte von „(Bio) Data Science“.[33]
  • September 2021: Die erste Sommerschule 2021 „Analyse und Integration von Massenspektrometriedaten in der Proteomik, Metabolomik and Lipidomik“ wurde von den Servicezentren BioInfra-Prot, CIBI und de.NBI-SysBio als virtuelle Sommerschule durchgeführt.[34]
  • Oktober 2021: Die zweite Sommerschule 2021 mit dem Thema „Analyse mikrobieller Gemeinschaften“ wurde von den Servicezentren BiGi und HD-HuB organisiert und fand virtuell statt.[35]

Zusätzliche de.NBI-Kurse Bearbeiten

Für Schüler mit Interesse an Bioinformatik bietet die von de.NBI unterstützte Sommerschule BioBYTE an der Universität Halle eine ideale Möglichkeit die Vielfalt der Bioinformatik kennenzulernen.[36]

Industrieforum Bearbeiten

Das de.NBI-Industrieforum bietet Industrieunternehmen Hilfestellung bei der Lösung bioinformatischer Fragestellungen. Das Forum richtet sich an Unternehmen, die in der Industriellen Biotechnologie tätig sind, sowie an Biodaten- und Softwareunternehmen, die mit Daten und Werkzeugen in den Lebenswissenschaften arbeiten. Die Mitglieder des de.NBI-Industrieforums erhalten Zugang zu Schulungen und werden über die Entwicklungen im Netzwerk informiert. Das de.NBI-Industrieforum bietet auch eine Plattform zur Vernetzung von Industrie und Wissenschaft.

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. ↑ Pühler, A.: Verstetigung des de.NBI-Netzwerks. In: Biologie in unserer Zeit. Nr. 51(3), 2021, doi:10.11576/biuz-4634.
  2. ↑ a b Arwa Al-Dilaimi, Andreas Tauch: Bioinformatics in Germany: toward a national-level infrastructure. In: Briefings in Bioinformatics. 18. April 2017, doi:10.1093/bib/bbx040.
  3. ↑ ELIXIR Board meeting: 2016 Spring session | ELIXIR. Abgerufen am 12. Februar 2019.
  4. ↑ Germany joins ELIXIR | ELIXIR. Abgerufen am 12. Februar 2019.
  5. ↑ ELIXIR Nodes | ELIXIR. Abgerufen am 12. Februar 2019.
  6. ↑ de.NBI: de.NBI Quarterly Newsletter Issue 2/20. de.NBI, 29. Mai 2020, abgerufen am 15. Juni 2020 (englisch).
  7. ↑ de.NBI – Netzwerk für Bioinformatik-Infrastruktur wird weiter ausgebaut - Gesundheitsindustrie BW. Abgerufen am 12. Februar 2019.
  8. ↑ Michael Turewicz, Michael Kohl, Maike Ahrens, Gerhard Mayer, Julian Uszkoreit: BioInfra.Prot: A comprehensive proteomics workflow including data standardization, protein inference, expression analysis and data publication. In: Journal of Biotechnology. Band 261, 10. November 2017, ISSN 1873-4863, S. 116–125, doi:10.1016/j.jbiotec.2017.06.005, PMID 28606611.
  9. ↑ Frank Oliver Glöckner, Pelin Yilmaz, Christian Quast, Jan Gerken, Alan Beccati: 25 years of serving the community with ribosomal RNA gene reference databases and tools. In: Journal of Biotechnology. Band 261, 10. November 2017, ISSN 1873-4863, S. 169–176, doi:10.1016/j.jbiotec.2017.06.1198, PMID 28648396.
  10. ↑ Michael Diepenbroek, Uwe Schindler, Robert Huber, Stéphane Pesant, Markus Stocker: Terminology supported archiving and publication of environmental science data in PANGAEA. In: Journal of Biotechnology. Band 261, 10. November 2017, ISSN 1873-4863, S. 177–186, doi:10.1016/j.jbiotec.2017.07.016, PMID 28743591.
  11. ↑ Lorenz C. Reimer, Carola Söhngen, Anna Vetcininova, Jörg Overmann: Mobilization and integration of bacterial phenotypic data-Enabling next generation biodiversity analysis through the BacDive metadatabase. In: Journal of Biotechnology. Band 261, 10. November 2017, ISSN 1873-4863, S. 187–193, doi:10.1016/j.jbiotec.2017.05.004, PMID 28487186.
  12. ↑ Stefan Bietz, Therese Inhester, Florian Lauck, Kai Sommer, Mathias M. von Behren: From cheminformatics to structure-based design: Web services and desktop applications based on the NAOMI library. In: Journal of Biotechnology. Band 261, 10. November 2017, ISSN 1873-4863, S. 207–214, doi:10.1016/j.jbiotec.2017.06.004, PMID 28610996.
  13. ↑ I. Schomburg, L. Jeske, M. Ulbrich, S. Placzek, A. Chang: The BRENDA enzyme information system-From a database to an expert system. In: Journal of Biotechnology. Band 261, 10. November 2017, ISSN 1873-4863, S. 194–206, doi:10.1016/j.jbiotec.2017.04.020, PMID 28438579.
  14. ↑ Rolf Backofen, Jan Engelhardt, Anika Erxleben, Jörg Fallmann, Björn Grüning: RNA-bioinformatics: Tools, services and databases for the analysis of RNA-based regulation. In: Journal of Biotechnology. Band 261, 10. November 2017, ISSN 1873-4863, S. 76–84, doi:10.1016/j.jbiotec.2017.05.019, PMID 28554830.
  15. ↑ J. Yu, J. Blom, S. P. Glaeser, S. Jaenicke, T. Juhre: A review of bioinformatics platforms for comparative genomics. Recent developments of the EDGAR 2.0 platform and its utility for taxonomic and phylogenetic studies. In: Journal of Biotechnology. Band 261, 10. November 2017, ISSN 1873-4863, S. 2–9, doi:10.1016/j.jbiotec.2017.07.010, PMID 28705636.
  16. ↑ Alexander Fillbrunn, Christian Dietz, Julianus Pfeuffer, René Rahn, Gregory A. Landrum: KNIME for reproducible cross-domain analysis of life science data. In: Journal of Biotechnology. Band 261, 10. November 2017, ISSN 1873-4863, S. 149–156, doi:10.1016/j.jbiotec.2017.07.028, PMID 28757290.
  17. ↑ Julianus Pfeuffer, Timo Sachsenberg, Oliver Alka, Mathias Walzer, Alexander Fillbrunn: OpenMS - A platform for reproducible analysis of mass spectrometry data. In: Journal of Biotechnology. Band 261, 10. November 2017, ISSN 1873-4863, S. 142–148, doi:10.1016/j.jbiotec.2017.05.016, PMID 28559010.
  18. ↑ Knut Reinert, Temesgen Hailemariam Dadi, Marcel Ehrhardt, Hannes Hauswedell, Svenja Mehringer: The SeqAn C++ template library for efficient sequence analysis: A resource for programmers. In: Journal of Biotechnology. Band 261, 10. November 2017, ISSN 1873-4863, S. 157–168, doi:10.1016/j.jbiotec.2017.07.017, PMID 28888961.
  19. ↑ Michael Turewicz, Michael Kohl, Maike Ahrens, Gerhard Mayer, Julian Uszkoreit: BioInfra.Prot: A comprehensive proteomics workflow including data standardization, protein inference, expression analysis and data publication. In: Journal of Biotechnology. Band 261, 10. November 2017, ISSN 1873-4863, S. 116–125, doi:10.1016/j.jbiotec.2017.06.005, PMID 28606611.
  20. ↑ René Meier, Christoph Ruttkies, Hendrik Treutler, Steffen Neumann: Bioinformatics can boost metabolomics research. In: Journal of Biotechnology. Band 261, 10. November 2017, ISSN 1873-4863, S. 137–141, doi:10.1016/j.jbiotec.2017.05.018, PMID 28554829.
  21. ↑ Frank T. Bergmann, Stefan Hoops, Brian Klahn, Ursula Kummer, Pedro Mendes: COPASI and its applications in biotechnology. In: Journal of Biotechnology. Band 261, 10. November 2017, ISSN 1873-4863, S. 215–220, doi:10.1016/j.jbiotec.2017.06.1200, PMID 28655634, PMC 5623632 (freier Volltext).
  22. ↑ Sebastian Jaenicke, Stefan P. Albaum, Patrick Blumenkamp, Burkhard Linke, Jens Stoye: Flexible metagenome analysis using the MGX framework. In: Microbiome. Band 6, Nr. 1, 2018, ISSN 2049-2618, S. 76, doi:10.1186/s40168-018-0460-1, PMID 29690922, PMC 5937802 (freier Volltext).
  23. ↑ Oliver Schwengers, Andreas Hoek, Moritz Fritzenwanker, Linda Falgenhauer, Torsten Hain: ASA3P: An automatic and scalable pipeline for the assembly, annotation and higher-level analysis of closely related bacterial isolates. In: PLOS Computational Biology. Band 16, Nr. 3, 5. März 2020, ISSN 1553-7358, S. e1007134, doi:10.1371/journal.pcbi.1007134, PMID 32134915, PMC 7077848 (freier Volltext) – (plos.org [abgerufen am 17. November 2021]).
  24. ↑ Oliver Schwengers, Lukas Jelonek, Marius Alfred Dieckmann, Sebastian Beyvers, Jochen Blom: Bakta: rapid and standardized annotation of bacterial genomes via alignment-free sequence identification. In: Microbial Genomics. Band 7, Nr. 11, 5. November 2021, ISSN 2057-5858, S. 000685, doi:10.1099/mgen.0.000685, PMID 34739369, PMC 8743544 (freier Volltext) – (microbiologyresearch.org [abgerufen am 14. Oktober 2022]).
  25. ↑ Abhinav Nellore, Ben Langmead: Cloud computing for genomic data analysis and collaboration. In: Nature Reviews Genetics. Band 19, Nr. 4, April 2018, ISSN 1471-0064, S. 208–219, doi:10.1038/nrg.2017.113 (nature.com [abgerufen am 12. Februar 2019]).
  26. ↑ de.NBI: de.NBI Quarterly Newsletter 01/22. de.NBI-Geschäftsstelle, 24. Februar 2022, abgerufen am 16. März 2022 (englisch).
  27. ↑ de.NBI Sommerschule 2015. de.NBI, abgerufen am 12. Februar 2019.
  28. ↑ de.NBI Sommerschule 2016. Abgerufen am 12. Februar 2019.
  29. ↑ de.NBI Cloud Sommerschule 2017. Abgerufen am 12. Februar 2019.
  30. ↑ de.NBI Sommerschule 2017. Abgerufen am 12. Februar 2019.
  31. ↑ de.NBI Winterschule 2018. Abgerufen am 12. Februar 2019.
  32. ↑ de.NBI Sommerschule 2018. Abgerufen am 12. Februar 2019.
  33. ↑ de.NBI Sommerschule 2019. Abgerufen am 12. Februar 2019.
  34. ↑ de.NBI Summer School 2021 - Mass Spectrometry. Abgerufen am 16. März 2022 (englisch).
  35. ↑ de.NBI Summer School 2021 - Microbial Community Analysis. Abgerufen am 16. März 2021 (englisch).
  36. ↑ Sommerschule für neugierige Schülerinnen und Schüler, die die Naturwissenschaft der Zukunft entdecken möchten. Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, abgerufen am 3. März 2020.
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