Von der Spu­ren­su­che im Ab­was­ser bis zur Grund­la­gen­for­schung für All­er­gien

Seit drei Jahren arbeiten das Schweizerische Institut für Allergie- und Asthmaforschung (SIAF) in Davos und die Fachhochschule Graubünden im Zentrum für Datenanalyse, Visualisierung und Simulation (DAViS) eng zusammen. Dabei geht es etwa um Grundlagenforschung für Allergien, um Datenanalysen im Zusammenhang mit Covid-19 oder auch um Spurensuchen im Abwasser.

Schon im Sommer 2020 wurde mit der Analyse von Daten aus einem Covid-Spital in Zgierz (Polen) begonnen, um dringende medizinische Fragen zu beantworten. In einer intensiven internationalen und interdisziplinären Zusammenarbeit wurden dabei wichtige Erkenntnisse zu Diagnostik und Heilungschancen gewonnen. Zum Beispiel konnte gezeigt werden, dass die Entwicklung von nur drei Laborparametern dabei hilft, den Ausgang der Krankheit vorauszusagen und damit den Ärztinnen und Ärzten vor Ort bei der Priorisierung der Behandlungen dient. Später untersuchten wir gemeinsam mit diversen kantonalen Ämtern das Abwasser im Kanton Graubünden, um die Ausbreitung verschiedener SARS-Covid-2-Varianten zu verfolgen. Dabei konnte die Bedeutung überregionaler Ereignisse wie dem Ski-Weltcup in St. Moritz oder dem Langlauf-Weltcup in Davos für die Ausbreitung neuer Varianten untermauert werden. Im Bereich der Grundlagenforschung arbeiten wir gemeinsam an der Allergiestudie «SOS-ALL», in der molekulare, klinische und umweltbedingte Merkmale identifiziert werden sollen, die mit dem Auftreten von atopischem Ekzem verbunden sind.  Dafür werden RNA-Sequenzier- und Fragebogendaten zu den Lebensbedingungen von Kindern und diversen klinischen Informationen mit maschinellem Lernen analysiert. Die besondere Herausforderung dabei ist es, die diversen Datentypen in ein gemeinsames Modell zu integrieren.

Das SIAF und die FH Graubünden bringen ganz unterschiedliche Expertisen in die Kooperation ein, die sich im Zentrum für Datenanalyse, Visualisierung und Simulation ideal ergänzen. Gleichzeitig treffen aber auch ganz unterschiedliche Arbeitsweisen und Arbeitsvoraussetzungen und unterschiedliches Fachwissen aufeinander. Dies ist spannend, aber auch anspruchsvoll. Anspruchsvoll deshalb, weil die unterschiedlichen Erwartungen und Vorgehensweisen in Einklang gebracht werden müssen. Als Datenwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler sind wir es gewohnt, bei den Daten aus dem Vollen schöpfen zu können. Im Umfeld von medizinischer Forschung wie sie am SIAF betrieben wird, sind die Datenmengen aber oftmals wesentlich kleiner, die Datensätze weisen typischerweise fehlende Datenpunkte und eine hohe Varianz auf und enthalten oft Inkonsistenzen sowie schwierig zu erfassende Informationen. Die Vorprozessierung dieser Daten ist dementsprechend aufwendig und mit Restriktionen verbunden, etwa in Bezug auf den Ausschluss einzelner Datenpunkte.  Die Arbeit mit biomedizinischen Daten fällt zudem unter das Humanforschungsgesetz und erfordert jeweils eine ethische Bewilligung.

Die Kooperation des Instituts für Allergie- und Asthmaforschung (SIAF) in Davos und der Fachhochschule Graubünden ermöglicht es nicht nur, Ressourcen und Expertise im Bereich Data Science aufzubauen, sie bietet auch die Chance, die Stärken bei neuen Herausforderungen zu bündeln. Die Zusammenarbeit im DAViS-Zentrum ist allerdings nicht auf die Forschung beschränkt, auch in der Lehre werden Synergien genutzt. So lehrt Katja Bärenfaller vom SIAF mittlerweile an der FH Graubünden Bioinformatik, während die Fachhochschule vertiefte Einblicke in die Data Science beim SIAF und anderen Forschungsinstitutionen bietet und gemeinsam werden Fortbildungsangebote organisiert.