960047 VO VO Foundations and Experimental Analysis (2025S)

Ziele
Theoretische Grundlagen:
Die Teilnehmenden erwerben ein fundiertes Verständnis der Mikrobiomforschung mit speziellem Fokus auf das humane Darmmikrobiom. Dabei werden sowohl die biologischen Grundlagen (Zusammensetzung, Funktion und Interaktionen des Mikrobioms mit dem Immunsystem) als auch dessen Relevanz für die Gesundheit thematisiert. Weiters werden grundliegende statistische Konzepte der Mikrobiomanalyse (Darstellung mittels Dimensionsreduktion, Differenz in relativer Häufigkeit bakterieller Taxa) und state-of-the-art bioinformatische Herangehensweisen vermittelt.
Methodische Kompetenzen:
Es werden die gängigen experimentellen Analyseverfahren (z. B. 16S rRNA-Sequenzierung, Shotgun-Metagenomik) vorgestellt und deren Vor- und Nachteile kritisch diskutiert. Die Studierenden lernen, welche methodischen Ansätze in der aktuellen Forschung Anwendung finden und wie diese methodisch eingeordnet werden können. Grundlegende ökologische Konzepte wie bakterielle Taxonomie, alpha und beta-Diversität werden anhand von praktischen Beispielen vermittelt. Des Weiteren wird ein Einblick in die
Praktische Fertigkeiten:
Durch den Einsatz des R-Statistikprogrammes erlangen die Teilnehmenden erste praktische Erfahrungen in der Analyse und Visualisierung von Mikrobiom- Daten. Dies schließt den Umgang mit relevanten Bioinformatik-Tools sowie die Datenaufbereitung und -interpretation mit ein. Der Programmcode wird von der Lehrveranstaltungsleitung zur Verfügung gestellt und interaktiv aufbereitet.
Kritische Reflexion und interdisziplinäres Denken:
Die Studierenden werden befähigt, wissenschaftliche Literatur kritisch zu hinterfragen und die Verknüpfung von mikrobiologischen, bioinformatischen und klinischen Aspekten zu verstehen. Dies unterstützt sie dabei, innovative Ansätze im Medikationsmanagement zu entwickeln und zu bewerten.
bioinformatische und KI-gestützte Auswertung von Mikrobiomdaten gegeben.

Inhalte
Grundlagen der Mikrobiomforschung:
• Zusammensetzung und Lokalisation des Mikrobioms
• Historische Entwicklung und aktueller Stand der Mikrobiomforschung
• Biologische Bedeutung des Darmmikrobioms im Kontext von Gesundheit und Krankheit
• Statistische und ökologische Grundlagen der Mikrobiomforschung
Experimentelle Analyseverfahren:
• Detaillierte Einführung in Sequenzierungstechnologien wie 16S rRNA-Sequenzierung und Shotgun-Metagenomik
• Diskussion der methodischen Vor- und Nachteile sowie Limitationen der jeweiligen Verfahren
• Qualitätskontrolle und experimentelle Designprinzipien in mikrobiologischen Studien
• Rolle von KI in der Interpretation von Mikrobiomdaten
Forschungsrichtungen und Literatur:
• Vorstellung aktueller Forschungsprojekte und Trends in der Mikrobiomforschung und deren klinischen Anwendungen
• Analyse und Diskussion relevanter wissenschaftlicher Artikel, Reviews und Fallstudien als Text- und Informationsgrundlage
Praktische Datenanalyse:
• Einführung in des R-Statistikprogrammes im Kontext der Bioinformatik
• Angeleitete Anwendung von R zur Datenaufbereitung, statistischen Analyse und Visualisierung von Mikrobiom-Daten

Methoden
Online-Vorlesungen und Präsentationen:
Die theoretischen Grundlagen werden in interaktiven Online-Vorträgen
Interaktive Diskussionsrunden:
Zur Förderung des kritischen Denkens und zur Klärung von Fragen werden regelmäßige Diskussionen und Q&A-Sessions eingeplant.
Praktische Übungen:
Durch angeleitete Übungen in R-Programmierung wird den Studierenden der praktische Umgang mit Bioinformatik-Tools nähergebracht. Diese Übungen finden in Echtzeit statt, sodass die Teilnehmenden direkt Feedback erhalten können.
Literaturanalysen und Fallstudien:
Anhand von ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen und Fallbeispielen werden aktuelle Forschungsansätze und methodische Fragestellungen kritisch beleuchtet.
vermittelt. Dabei erfolgt die Darstellung der Inhalte mittels Bildschirmfreigabe,
um auch Live-Demonstrationen (z. B. von R-Code) zu ermöglichen.