Systemmedizin ist äußerst interdisziplinär und kann nur erfolgreich sein wenn Molekularbiologen, Kliniker, Informatiker und Forscher, die sich mit ethischen, rechtlichen und sozialen Herausforderungen befassen, eng zusammenarbeiten. Ziel von SyMDROID ist es, einzigartige Möglichkeiten für die interdisziplinäre Ausbildung junger Forscher anzubieten. Während sich SyMDROID auf onkologische und immunologische Erkrankungen konzentriert, richtet es sich gleichzeitig an junge Forscher aus verschiedenen Disziplinen.

Qualifizierter wissenschaftlicher Nachwuchs im Bereich der translationalen Arzneimittelforschung an den Schnittstellen zwischen Grundlagenforschung und klinischer Medizin ist essentiell für die effektive Umsetzung innovativer Ideen in individualisierte Therapien für immun-mediierte Erkrankungen (IE). Aufgrund der Komplexität des Indikationsgebietes ist eine interdisziplinäre Zusammenarbeit für eine zielgerichtete Forschung unerlässlich. Ein multidisziplinärer Forschungsansatz bietet das Potenzial, einen größtmöglichen Erkenntnisgewinn zu generieren. Gefragt ist eine moderne, zukunftsorientierte Gesundheitsforschung, die interdisziplinär in Struktur und Organisation angelegt ist. Die wichtigsten Aspekte lassen sich in vier große, zusammenhängende Kompetenzbereiche einteilen, die so genannten 4D (Drugs, Diagnostics, Data, Devices). Um diese 4D in der Gesundheitsforschung optimal zu adressieren, muss eine Integration von Experten aus verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen erfolgen. Nur so kann innovative und effiziente translationale medizinische Forschung gelingen. Um die Anwendung aller 4D frühzeitig in Forschung und Entwicklung optimal zu verbessern, müssen junge Wissenschaftler gezielt darin ausgebildet werden, inter- und transdisziplinär zu arbeiten und zu kommunizieren, um die Probleme und Bedürfnisse der einzelnen Disziplinen zu verstehen. Aus diesem Grund soll ein Ausbildungsnetzwerk für junge Forscher verschiedener Disziplinen aufgebaut werden, zu dem auch diese Summer School gehört.

Durch neueste technische Entwicklungen in den Biowissenschaften ist es gelungen Untersuchungen an immer kleineren Proben durchführen zu können, die es nun ermöglichen auch Einzelzellen zu untersuchen. Den in der Genomforschung anfallenden riesigen Datenmengen aus Hochdurchsatz-Verfahren kann nur mit multidisziplinären Ansätzen begegnet werden. In der hier vorgeschlagenen Summer School "Single-cell based systems medicine" (Single-cell-SysMed) sollen nun Informatiker, Biologen und Mediziner darin ausgebildet werden, diese neuen Methoden anzuwenden, die entstehenden Daten auszuwerten um letztlich Einzelzellmethoden auch in den Klinikalltag integrieren zu können. Dazu lernen die Teilnehmer verschiedene Anpassungen neuer und etablierter Omics-Technologien kennen, die die Anwendung auf einzelne Zellen ermöglichen. Ein besonderer Fokus liegt auf den Herausforderungen in der informatischen Auswertung der so gewonnenen Daten. Single-cell-SysMed bringt Experten aus den verschiedenen Disziplinen der sich schnell entwickelten Technologien zusammen, und fokussiert sich durch eine enge Zusammenarbeit mit der Charité auf eine mögliche Integration in die Klinik und Systemmedizin. Die Teilnehmer eignen sich so eine multidisziplinäre Herangehensweise an und können sich frühzeitig mit Partnern anderer Disziplinen vernetzen. Das Programm unterstützt somit die Verbindung von Grundlagenforschung und klinisch relevanten Fragestellungen und fördert langfristig Multidisziplinarität.

Die hohe Adipositasprävalenz sowie die Tatsache, dass es kaum nachhaltige Gewichtsreduktionsstrategien gibt, machen innovative und interdisziplinäre Forschungsansätze für ein verbessertes Gewichtsmanagement nötig. Hinzu kommt, dass Adipositas als chronische Erkrankung im Hinblick auf Ursachen, der Physiologie und Behandlung komplex ist. Dies macht das Thema für die Systemmedizin attraktiv. Deshalb ist es notwendig, hoch motivierte Forscherinnen und Forscher unterschiedlicher Disziplinen zusammenzubringen, um das Phänomen Adipositas aus einer systemmedizinischen Perspektive zu diskutieren und um vielversprechende Ansätze für eine verbesserte Therapie zu identifizieren. Eine Summer School bietet ein einzigartiges und perfektes Setting für ein intensives Arbeiten, wovon alle Teilnehmenden profitieren. Die interdiszplinäre Summer School NutriMedObesity bringt Nachwuchswissenschaftlerinnen und -wissenschaftler und renommierte Expertinnen und Experten aus verschiedenen Disziplinen zusammen, um sich bezüglich Systemmedizin für das Adipositasmanagement weiterzubilden. Es werden Plenarvorträge, Tutorien und praktische Sessions durchgeführt. Das Programm der Summer School erleichtert die Annäherung sowie das Netzwerken zwischen verschiedenen Disziplinen sowie zwischen unterschiedlichen Qualifikationsstufen. Unterschiedliche Methoden (z. B. Diskussion, Flipcharts, Gruppenarbeit, Pitches, Design Thinking Tools) werden in das Programm der Summer School integriert, um den Inhalt zu vermitteln, die Diskussion zu erleichtern und das Denken über den Tellerrand hinaus zu stimulieren. Neben der Weiterbildung der Teilnehmenden, hat die Summer School zum Ziel, Forschungsfragen zu identifizieren und Studienideen zu entwickeln, die die Teilnehmenden motivieren sollen, einen Antrag zur Förderung eines disziplinübergreifenden Forschungsprojektes zu verfassen. Die Zusammenfassung sowie die Ergebnisse der Summer School werden in der Fachzeitschrift Obesity Facts publiziert.

Die Summer School "Genomics and Transcriptomics, Integrated with Proteomics and Medical Informatics: learning the cornerstones of Systems Medicine" (GTIPI) bringt lokale und internationale Experten aus diesen Bereichen und 20 Nachwuchsforschende, die bereits über erste bioinformatische Kenntnisse verfügen, zusammen. Ziel der Summer School ist die Vermittlung grundlegender Kompetenzen bezüglich der verschiedenen Eckpfeiler der Systemmedizin und deren Integration zur erfolgreichen Entwicklung systemmedizinischer Modelle. Das zu mehreren molekularen Ebenen erworbene Wissen (Transkriptomdaten mit Einzelzell-Auflösung, (epi-)genomische Daten, Proteinkonzentration) erlaubt es zu verstehen, wie sich regulatorische Rollen in komplexen und heterogenen Systemen abspielen, und gestattet in zunehmendem Maße Anwendungen molekularer und personalisierter Therapieansätze. Hierdurch kann die wissenschaftliche Arbeit der Nachwuchsforschenden um systemmedizinische Aspekte erweitert und somit bereichert werden. Die Vorträge zu den verschiedenen Eckpfeilern der Systemmedizin, ergänzt durch praktische Lehrabschnitte mit partizipativem Lernen, werden es den Teilnehmenden ermöglichen, sich ein breites Spektrum an Fähigkeiten in den Bereichen Datenanalyse, molekularbiologische Hochdurchsatzverfahren (Genomik, Transkriptomik und Proteomik - auch in Einzelzell-Auflösung) und Medizinischer Informatik anzueignen. Dies bildet die Basis, um moderne systembiologische Methoden verwenden und fundierte Entscheidungen über integrative Datenanalysestrategien treffen zu können.

Kardiovaskuläre Erkrankungen wie der Herzinfarkt, die Herzschwäche und das Vorhofflimmern sind eine der Haupt-Todesursachen weltweit. Systemmedizinische Ansätze versprechen eine Verbesserung unseres Verständnisses kardiovaskulärer Erkrankungen. Das übergeordnete Ziel der Summer School COME ist es, junge Wissenschaftler verschiedener (systemmedizinischer) Disziplinen miteinander in Kontakt zu bringen und deren Zusammenarbeit zu stärken sowie Grundlagen der Systemmedizin von kardiovaskulären Erkrankungen näherzubringen und praktische Hilfestellungen bei der Bearbeitung relevanter Arbeiten zu vermitteln. Die Teilnehmer der Summer School COME erlernen die theoretischen Kenntnisse systemmedizinischer Ansätze und analysieren in "Hands-on" Veranstaltungen selbstständig "real world" Daten von omics- sowie Sequenzierungsanalysen sowie klinische und experimentelle Daten. Der Hauptfokus dieser Analysen liegt auf den drei kardiovaskulären Erkrankungen Herzinfarkt, Herzschwäche und Vorhofflimmern.

Die Summer School OWNDATA will die Herausforderungen im Umgang mit Eigentum an Daten in der Systemmedizin aus einer interdisziplinären Perspektive untersuchen. Die Analyse der ethischen, rechtlichen und gesellschaftlichen Hintergrundkonzepte stellt eine wesentliche Forschungsaufgabe für die weitere Entwicklung der Systemmedizin dar. Zugleich gibt es bei den NaturwissenschaftlerInnen, MedizinerInnen und InformatikerInnen innerhalb der Systemmedizin an dieser Stelle erheblichen Informations, Reflexions- und nicht zuletzt Diskussionsbedarf. Eines der zentralen Schlüsselkonzepte stellt dabei die Frage dar, wer eigentlich welche Ansprüche und Rechte an Daten hat, welche Schutzkonzepte von Bedeutung sind und inwiefern diese greifen und nicht zuletzt wie eine zukünftige (internationale) Governance-Strategie im Umgang mit Big-Data aussehen könnte. Diese Fragestellung werden Expertinnen und Experten mit Nachwuchswissenschaftlerinnen und-wissenschaftlern aus den Bereichen Medizin, Humanbiologie und Humangenetik, Biotechnologie, Informatik, Politologie, Philosophie und Theologie, Kulturwissenschaften, Soziologie und den Rechtswissenschaften diskutieren. Die Ergebnisse werden anhand konkreter klinischer Beispiele überprüft.

Obwohl viele Daten zur Funktion von Genen bei der Hirnalterung existieren, sind das Wissen über diese Daten und die Möglichkeiten sie zu nutzen unter Klinikern nicht weit verbreitet. Um wichtige Probleme wie kognitive Verschlechterungen im Alter zu lösen, müssen diese Ressourcen in die Hände klinischer Wissenschaftler und Kliniker gelangen – die Forscher, die aktiv Altersforschung betreiben und tatsächlich das biologische oder klinische Problem verstehen. Es wird daher eine Summer School organisiert, um klinische Forscher und diese zu wenig genutzten Quellen genetischer Datensätze zusammenzubringen. Das Ziel ist es, 25 begabte Wissenschaftler zu Beginn ihrer Karriere in Arbeitstechniken der Systemgenetik zu trainieren, damit sie ihre Forschungsprogramme verbessern und die komplexen Probleme, mit denen das Forschungsfeld der Hirnalterung konfrontiert ist, lösen können. Das zweite Ziel ist, ein internationales und interdisziplinäres Netzwerk von Klinikern und Forschern aufzubauen, welche aktiv die existierenden Daten und modernen Analysemethoden in ihrer Forschung nutzen.

Die Summer School zur "Integration umfangreicher Lipidomics-Daten in die Systemmedizinische Forschung (LipoSysMed)" stellt Bereiche der Biochemie, klinischer Signifikanz und die Anwendung von analytischen und computergestützten Methoden im Bereich der Lipidomanalyse in den Mittelpunkt. Junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die mit massenspektrometrisch generierten Omics-Daten arbeiten wollen, sollen in Lipidomics-Arbeitsabläufe eingeführt werden. Den Teilnehmenden werden Aspekte beginnend bei klinischer Signifikanz, über die Probenerhebung bis hin zu Extraktionsstrategien und der Datenakquise sowie analytische Techniken näher gebracht. LipoSysMed ist als Bildungs- und Schulungsveranstaltung gedacht, basierend auf dem interdisziplinären Austausch zwischen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern aus Biochemie, analytischer Chemie und Computerwissenschaften sowie Ärztinnen und Ärzten. Sie zielt darauf, den Teilnehmenden einen kompletten Überblick über den derzeitigen Stand von Lipidomanalysestrategien und Lösungen zur Datenintegration zu verschaffen.

In unserer Sommerakademie "Forging Trails from Cells to Hospitals – Linking Systems Biology and Precision Medicine in the Black Forest" werden 20 Nachwuchswissenschaftlerinnen und Nachwuchswissenschaftler aus dem Bereich der Medizinwissenschaften sowie der Systembiologie die Gelegenheit haben, ihre Arbeit vorzustellen und sich untereinander sowie mit neun eingeladenen Experten, deren Forschungsgebiet an der Schnittstelle von Systembiologie, Präzisionsmedizin und medizinischer Statistik und Informatik liegt, auszutauschen. Der Fokus liegt dabei auf der Entwicklung der systemmedizinische Forschungsagenda der Teilnehmer. So werden wir die Verbindungen zwischen medizinischer Forschung und Systembiologie stärken, um Wege zu bahnen, auf denen das auf zellulärer Ebene gewonnene Wissen verstärkt in die Anwendungen in der Klinik übertragen wird. Die neun eingeladenen Experten aus unterschiedlichen Bereichen der Systemmedizin werden in Ihren Vorlesungen aktuelle und interdisziplinäre systemmedizinische Ansätze vorstellen.

Die einzelnen Bereiche in der diagnostischen Medizin (multiparametrische Bildgebung, flüssige Biomarker, Omics, Bioinformatik, Systemmodellierung and Systembiologie) haben sich sehr stark in Bezug auf Präzision, Anwendbarkeit, Reproduzierbarkeit und Quantifizierung weiterentwickelt. Heutzutage können nicht-invasive Bildgebungsverfahren für eine initiale Krankheitsdiagnose, Stadienbestimmung, Stratifizierung oder Therapieüberwachung verwendet werden. Ein exaktes Tumorprofil kann mithilfe dieser Verfahren auf Basis der funktionellen, molekularen und immunologischen Datensätze erstellt werden, welche zeitlich und räumlich korrelierte, quantitative, multiparametrische Informationen liefern. Diese Daten müssen jedoch mit den Ergebnissen weiterer diagnostischer Verfahren (z.B. flüssige Biomarker, Omics) korreliert werden, sodass ein vollständiges Profil des zugrundeliegenden Gewebes erstellt werden kann. Aufgrund der Komplexität der gemessenen Daten und Parameter sind hochentwickelte Datenanalyse-Techniken notwendig, welche die Integration der räumlich und zeitlich aufgelösten Datensätze sicherstellen und die biomedizinische Bedeutung der Daten extrahieren. Die größte Herausforderung in der interdisziplinären Forschung ist derzeit jedoch, dass diese Bereiche als eigenständig angesehen werden und eine Verknüpfung und Integration nur schleppend voran schreitet. Dies ist auch der Tatsache zu schulden, dass nur wenig interdisziplinär trainierte Kollegen in diesen Bereichen verfügbar sind, welche ein fundiertes Wissen in den verschiedenen Disziplinen, Technologien und Modellierungs-Ansätzen der Bildgebung und Systemmedizin vorweisen können. Daher ist der nächste wichtige Schritt, diese eigenständigen Bereiche eng interdisziplinär miteinander zu verbinden. Dies kann mithilfe des interdisziplinären Trainings in der Summer School erfolgen, welches sich genau diesen Punkten widmet und angehende Forschende in diesen Bereichen trainiert.

Kardiovaskuläre Erkrankungen wie der Herzinfarkt, die Herzschwäche und das Vorhofflimmern sind eine der Haupt-Todesursachen weltweit. Systemmedizinische Ansätze versprechen eine Verbesserung unseres Verständnisses kardiovaskulärer Erkrankungen. Das übergeordnete Ziel der Summer School COME ist, junge Wissenschaftler verschiedener (systemmedizinischer) Disziplinen miteinander in Kontakt zu bringen und deren Zusammenarbeit zu stärken sowie Grundlagen der Systemmedizin von kardiovaskulären Erkrankungen näherzubringen und praktische Hilfestellungen bei der Bearbeitung relevanter Arbeiten zu vermitteln. Die Teilnehmer der Summer School COME erlernen die theoretischen Kenntnisse systemmedizinischer Ansätze und analysieren selbstständig Daten von echten omics- sowie Sequenzierungsanalysen sowie klinische und experimentelle Daten. Der Hauptfokus dieser Analysen liegt auf den drei kardiovaskulären Erkrankungen Herzinfarkt, Herzschwäche und Vorhofflimmern.

In der Onkologie besteht ein erheblicher Druck zur Umsetzung der rasanten Entwicklungen in den Omics-Technologien und die darauf basierenden aktuellen Erkenntnisse zu den biologischen Ursachen vieler Tumorerkrankungen für die klinische Versorgung. Der Einsatz der Omics-Technologien führt zu einem Paradigmenwechsel in der onkologischen Studienlandschaft um zielgerichtete Therapien zu entwickeln. Dieser Umbruch ist mit neuen ethischen und rechtlichen Herausforderungen verbunden. Das übergeordnete Ziel der Summer School CLONE ist es den jungen medizinischen und naturwissenschaftlichen Forschungsnachwuchs verschiedener (systemmedizinischer) Disziplinen zu vernetzen, den Austausch und den "Blick auf das Ganze" zu stärken sowie die individualisierte onkologische Medizin näherzubringen indem die Potenziale der Omics-Technologien in der heutigen Krebsmedizin, deren Analyse und Translation in die klinische Forschung und anschließend in die Patientenversorgung dargestellt werden. Die damit verbundenen ethischen und regulatorischen Herausforderungen werden thematisiert. Die Teilnehmer der Summer School CLONE erlernen in Seminaren die theoretische Einführung systemmedizinischer Ansätze und analysieren in Workshops "real world” Daten von Omics, Epidemiologie sowie klinischen Studien. Die Summer School befasst sich mit der Aufgabe, den praktischen Nutzen systemmedizinischer Methoden anhand konkreter Anwendungsfälle im Bereich der Hämatologie (Leukämie) und der "soliden" Onkologie (Pankreaskarzinom) zu demonstrieren.

Obwohl viele Daten über Genexpression und Interaktionen zwischen Genen existieren, ist Wissen über diese Daten und ihre Möglichkeiten nicht weit verbreitet. Um wichtige klinische Probleme wie Neurodegeneration zu lösen, müssen diese Ressourcen in die Hände klinischer Forscher und Kliniker gelangen - die Forscher, die tatsächlich das biologische oder klinische Problem verstehen. Es wird deshalb eine Summer School organisiert, um klinische Forscher und un- oder kaum genutzte genetische Datensätze zusammenzubringen. Das Ziel ist, 25 begabte Wissenschaftler in Arbeitstechniken der Systemgenetik zu trainieren. Damit sollen sie in den Stand versetzt werden, komplexe Probleme, mit denen das Gebiet der neurodegenerativen Erkrankungen konfrontiert ist, lösen zu können und das in der Summer School gewonnene Wissen auch mit Kollegen zu teilen. Das zweite Ziel ist, ein internationales und interdisziplinäres Netzwerk von Klinikern und Forschern aufzubauen, um der Austausch von Daten und Methoden zu fördern.

Durch neueste technische Entwicklungen in der Systemmedizin ist es gelungen Untersuchungen an immer kleineren Proben durchführen zu können, die es nun ermöglichen auch Einzelzellen zu untersuchen. Den in der Genomforschung anfallenden riesigen Datenmengen aus Hochdurchsatz-Verfahren kann nur mit multidisziplinären Ansätzen begegnet werden. In der hier vorgeschlagenen Summer School "Epigenetics in single cells – mechanisms and applications" (EpiGenCell) sollen nun Informatiker, Biologen und Mediziner darin ausgebildet werden, diese neuen Methoden anzuwenden und die daraus entstehenden Daten auszuwerten. Dazu lernen die Teilnehmer verschiedene Anpassungen neuer und etablierter Omics-Technologien kennen, die die Anwendung auf einzelne Zellen ermöglichen. Ein besonderer Fokus liegt auf den Herausforderungen in der statistischen Auswertung der so gewonnenen Daten. EpiGenCell bringt Experten der sich schnell entwickelten Technologien an zwei Standorten (Berlin und London) zusammen. Die Teilnehmer eignen sich so eine multidisziplinäre Herangehensweise an und können sich frühzeitig mit Partnern anderer Disziplinen vernetzen. Das Programm unterstützt die Verbindung von Grundlagenforschung und klinisch relevanten Fragestellungen und fördert langfristig Multidisziplinarität.

Ein wesentlicher Aspekt der pathogenen zellulären Funktionen ist die Deregulation des Epigenoms der Zelle und die damit verbundenen Veränderungen im Transkriptom. Dementsprechend liefern genomweite Karten von epigenetischen Signalen und Genexpressionsprofile aus hochauflösenden Sequenzierungen reichlich Informationen über den Krankheitszustand. Zusätzlich können in der Klinik Wirkstoffe, die Chromatin-modifizierende Enzyme oder Proteine, die epigenetische Signale "lesen", inhibieren, gezielt auf deregulierte epigenetische Signalwege gerichtet werden. Trotz des breiten Spektrums an leistungsfähigen Anwendungen bleibt die funktionale epigenomische Analyse in der Systemmedizin eine anspruchsvolle Aufgabe. Sie bedarf eines Konzepts zur Aquisition experimenteller "multi-readout"-Daten aus einer begrenzten Menge an Patientenprobenmaterial sowie die anschließende Analyse und Integration der Daten. Diese Aufgaben werden in der SEEDED Summer School adressiert werden, um Doktoranden und Postdoktoranden in der Analyse epigenetischer Deregulation mit komplementären "multi-readout"-Datensätzen auszubilden.