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... ein interdisziplinärer Studiengang mit direktem Anwendungsbezug.

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  • Sie suchen ein interessantes Studium inmitten der Life Sciences (Molekularbiologie, Biochemie, medizinische Chemie)?
  • Sie arbeiten gerne am Computer?
  • Sie bevorzugen eine praxisnahe Ausbildung?

Dann sollten Sie sich für ein Bioinformatikstudium an der THM entscheiden!

Bioinformatik ist nicht nur eine faszinierende Wissenschaft, die Spaß macht - sie ist auch einer der Schlüssel zum Verständnis der belebten Welt. Deshalb sind Bioinformatiker schon heute unverzichtbare Mitglieder erfolgreicher Forschungsgruppen in den Life Sciences. Nur mit Hilfe innovativer Software kann die Vielzahl offener wissenschaftlicher Fragen beantwortet werden:

  • Bioinformatiker werten die großen Datenmengen aus, die von medizinisch-biologischen Laboren generiert werden.
  • Bioinformatiker ermöglichen die Analyse der Ergebnisse des humanen Genomprojekts.
  • Bioinformatiker helfen mit, Therapien für heute noch unheilbare Krankheiten zu entwickeln.

Sie wollen einen Beruf mit Zukunft?

Werden Sie Bioinformatikerin bzw. Bioinformatiker.
Schreiben Sie sich für den Studiengang Bioinformatik zum Winter- oder Sommersemester ein oder sprechen Sie uns einfach an.

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Die Bioinformatik ist eine junge Teildisziplin der Informatik. In den Anfängen der Bioinformatik bestand ihre Aufgabe hauptsächlich darin, die Daten von Genen oder DNA-Sequenzen zu erfassen und zu verwalten.
Heute hat sich das Aufgabenfeld der Bioinformatik in verschiedene Richtungen erweitert:
  • Die Menge an genetischen Daten steigt so rasant, dass das reine Abspeichern keine Lösung mehr ist. Vielmehr steht heute die Strukturierung und vollautomatische Klassifizierung riesiger Datenmengen im Vordergrund.
  • Mit Hilfe intelligenter Datamining-Algorithmen muss das in den Datenbanken versteckte Wissen nutzbar gemacht werden.
  • Noch mehr in die Tiefe der Biologie geht die Vorhersage der Struktur von Biomolekülen, Proteinen oder RNA sowie die Berechnung der Wechselwirkungen zwischen diesen Molekülen.
  • Simulation und Modellieren biologischer Vorgänge erlaubt die Überprüfung von Theorien zur Funktion von Zellen, Organen oder ganzer Lebewesen.
  • Die Erforschung neuer Therapien oder innovativer Arzneistoffe ist ein weiteres sehr interessantes Arbeitsgebiet der Bioinformatik.

Die Bioinformatik spielt heute in zunehmendem Maße in nahezu allen Anwendungsgebieten der Naturwissenschaften eine immer bedeutendere Rolle. In den sog. Life Sciences (den „Lebenswissenschaften“ Biologie, Biochemie, Chemie, usw.) ist heute ohne die Beteiligung der Bioinformatik kaum mehr wissenschaftlicher Fortschritt möglich.

Deshalb sprechen viele Kollegen mittlerweile auch allgemeiner von der „Life-Science-Informatik“ oder von den „Computational Life Sciences“.

Eine schöne Einführung in das Thema bieten auch die beiden Videos des „Swiss Institute of Bioinformatics:

BI-sib-Teil1

BI-sib-Teil2

Video Teil 1:

Video Teil 2:

 



Bioinformatikerinnen und Bioinformatiker sind überall dort Mitglieder naturwissenschaftlicher Teams, wo entweder große Datenmengen bearbeitet werden oder wo die untersuchten Zusammenhänge so kompliziert sind, dass diese ohne Computerunterstützung nicht ausgewertet werden können. Bei genauerer Betrachtung ist dies heute in den Life Sciences (den Lebenswissenschaften) fast überall der Fall.

Tatsächlich hat man mit einem Bioinformatikabschluss eine große Auswahl an möglichen Arbeitsgebieten und Arbeitgebern: Je nach persönlichem Interesse ist es möglich, sich biologischen, molekularbiologischen, chemischen oder auch z.B. ökologischen Themen zuzuwenden. Bioinformatikabsolventen werden Datamining-Spezialisten, oder Entwickler kniffliger Algorithmen, oder sie arbeiten in wissenschaftlichen Teams mit, oder, oder, oder …

Im Rahmen des Bachelorstudiums gibt es v.a. in den Semestern 5 und 6 Gelegenheit, sich auf ein Interessengebiet zu spezialisieren.

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Entsprechend der Vielfalt der Themen kommen auch die zukünftigen Arbeitgeber aus unterschiedlichen Branchen:

  • Die pharmazeutische Forschung: Die großen Pharmaunternehmen sind nicht nur die Wiege der Bioinformatik, sondern bieten immer noch ideale Arbeitsbedingungen und spannende Themen für Bio- und Life-Science-Informatiker.
  • Eine große Zahl kleiner sog. Biotechunternehmen sind der Innovationsmotor der biomedizinischen Forschung. Viele von ihnen entwickeln neue bioinformatische Methoden, um neue Therapien zu entwickeln.
  • Viele akademische Arbeitsgruppen an Universitäten und Instituten wie z.B. der Max-Planck-Gesellschaft sind immer auf der Suche nach guten Bioinformatikern.
  • Diagnostik- und Medizintechnikfirmen sind ebenfalls auf Bioinformatiker angewiesen.
  • Auch unser gesamtes Gesundheitssystem wird zunehmend von Datenvernetzung und Datenbanken bestimmt. Ein Bioinformatikabschluss ist die ideale Voraussetzung für eine erfolgreiche Karriere in diesem Bereich.

Der Beruf einer Bioinformatikerin oder eines Bioinformatikers ist außerordentlich vielseitig. Sie sind die Spezialisten für eines der wichtigsten Werkzeuge der modernen Wissenschaft: Der Informatik.

Mit diesem Werkzeug unterstützen sie Wissenschaftler der sog. Lebenswissenschaften (auf Neu-Deutsch: Life Sciences).

Für die erfolgreiche Forschung und Entwicklung in diesen Wissenschaften (z.B. Biologie, Chemie, Molekularbiologie, usw.) sind Bioinformatikerinnen und Bioinformatiker (oder allgemein Life-Science-Informatiker) heute unverzichtbar.

Bioinformatikerinnen und Bioinformatiker sind Informatiker, die sich auf Anwendungen in den Life Sciences spezialisiert haben. Im Arbeitsalltag haben sie ähnliche Aufgaben wie Informatiker anderer Spezialgebiete. Ein Unterschied liegt allerdings darin, dass eine Einarbeitung in dieses Spezialgebiet nicht einfach und schnell möglich ist und deshalb einen besonderen Studiengang erfordert.

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Beispiel „biomedizinische Forschung“

Experten schätzen, dass in der Arzneistoffforschung in Zukunft bis zu 50% der gesamten Arbeit für Computersimulationen und IT-basierte Modellierung aufgewendet werden.

Die bisherigen Labore, die „in-vivo“ (= Studien im lebenden Organismus) oder „in-vitro“ (= Studien im Reagenzglas) arbeiten, werden immer stärker von Anwendungen der Informatik ergänzt. Früher hatte dies eher den Charakter einer Unterstützung oder reiner Zuarbeit. Heute etablieren sich überall auf der Welt eigene Bioinformatiklabore. Diese werden in Anlehnung an die o.g. Begriffe „in-silico“ Labore genannt (= Studien im Silicium bzw. im Computerchip) und sind gleichwertige Partner in den Forschungs- und Entwicklungsteams.

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Beispiel „medizinische Diagnostik“

Heutige Analyse- und Diagnostikgeräte liefern riesige Datenmengen, die nicht mehr von Hand ausgewertet und bewertet werden können. Früher musste ein Arzt seine Diagnose auf einem einzelnen Röntgenbild aufbauen, das als Foto auf einem Filmabzug gespeichert war. Heute erzeugen Röntgentomografen oder MRT-Geräte viele GigaByte an Daten, die unseren Körper dreidimensional zeigen und die auf Festplatten gespeichert sind. Aufgabe der Informatik ist es, aus diesen Daten Bilder zu erzeugen, die ein Arzt interpretieren kann. Natürlich sprechen wir wieder von der Bioinformatik oder Life-Science-Informatik.

Noch interessanter wird es natürlich, wenn die Software die relevanten Befunde in den Datensätzen selbständig finden und für den Arzt hervorheben soll.

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Beispiel „Genomforschung“

Die klassische Anwendungsdomäne der Bioinformatik ist die Genomforschung (Functional Genomics). Als vor wenigen Jahren zum ersten Mal größere Teile unseres Genoms (unseres Erbgutes) analysiert wurden, hat die Bioinformatik die Verantwortung für die enormen Datenmengen übernommen. Zunächst führte die technische Herausforderung dazu, dass Bioinformatiklabore die größten verfügbaren Rechenzentren aufbauten: Viele TeraByte Speicherplatz und Computercluster mit mehreren tausend Prozessoren.

Diese technische Seite der Bioinformatik ist aber noch überschaubar im Vergleich zu ihrer eigentlichen Aufgabe: Verstehen, was die gespeicherten Daten letzlich bedeuten.

Und dies hat sich bis heute nicht geändert. Die Menge genomischer Daten nimmt immer noch exponentiell zu. Die Notwendigkeit diese Daten zu vergleichen und so aufzubereiten, dass die Biologen wissenschaftliche Ergebnisse finden können, besteht weiter. Die Herausforderungen an die Bioinformatik werden deshalb in den nächsten Jahren nicht kleiner, sondern eher noch größer.


Das Gebiet der Bioinformatikanwendungen ist sehr breit und erlaubt unterschiedlichste Spezialisierung. Exemplarisch sind hier zwei Beispiele genannt:

Genexpressionsanalyse

Auf einem Analysechip können Molekularbiologen die Aktivität (sog. Expression) jedes einzelnen menschlichen Gens in einem einzigen Experiment bestimmen. Der dargestellte Chip ist in Wirklichkeit nur ca. 1,28 cm groß und enthält mehr als 1 Million einzelner Proben. Ein einziges Experiment liefert dabei ca. 175 MegaByte Daten.

Biologen und Bioinformatiker (natürlich auch Bioinformatikerinnen) können aus diesen Daten lernen, worin sich gesunde und kranke Zellen unterscheiden – und dann eine Therapie entwickeln. Die Abbildung zeigt den Vergleich der Genexpression in der Lunge von Rauchern und Nichtrauchern (Sie können sicherlich erkennen, welche der beiden Lungen von einem Raucher stammt?):

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Neuraminidase-Inhibitoren als Arzneimittel gegen Grippe

Grippeviren, auch die der sog. Schweinegrippe, benötigen das Enzym Neuraminidase zu ihrer Vermehrung. Die Wirkung vieler heutiger Grippemittel beruht auf der Hemmung (Inhibition) dieses Enzyms.

In der Abbildung ist dieses Molekül schematisch dargestellt. Es ist ca. 6 nm groß (0,000006 mm) und kann deshalb nur mit Hilfe von Computersimulationen visualisiert werden.
In violetter Farbe ist das sog. Substrat erkennbar: Die chemische Substanz (hier die N-Acetylneuraminsäure), die im Körper an das Enzym bindet.

In Grün dargestellt ist die Bindung des Grippewirkstoffs Oseltamivir (Tamiflu), der mit Hilfe dieser dreidimensionalen Darstellungen entwickelt werden konnte. Das Molekül wurde perfekt in die Höhlung an der Enzymoberfläche eingepasst und "verstopft" diese: Das Enzym kann nicht mehr funktionieren.

Solche Erfolge sind natürlich nur dank der engen Zusammenarbeit von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern vieler Fachrichtungen möglich (z.B. Molekularbiologie und Chemie) – und der Bioinformatik.

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Große Herausforderungen der Bioinformatik

Einige der spannendsten wissenschaftlichen Herausforderungen in den Life Sciences sind eng mit der Bioinformatik verknüpft. Es geht darum, unser Verständnis davon, wie „das Leben“ funktioniert, einen Schritt nach vorne zu bringen:

  • Integrative Datenanalyse ist notwendig, um die erlangten Erkenntnisse über unsere Gene (Genomics), über die Proteine (Proteomics) sowie über alle chemischen Substanzen im Körper (Metabolomics) zusammen in ein konsistentes Bild zu bringen.
  • Die sog. Systembiologie stellt Computermodelle auf, mit denen biologische Vorgänge in Zellen, Organen oder im ganzen Organismus simulier werden.
  • Arzneistoffdesign: Wissenschaftler konstruieren am Computer die Arzneistoffe von morgen. Dazu benötigen sie hochentwickelte 3-D-Computergrafik sowie innovative Software, die von Life-Science-Informatikern entwickelt wird.
  • In der synthetischen Biologie wird versucht, ganze Genome künstlich herzustellen und so am Reißbrett entworfene Lebewesen zu erschaffen. In einem spektakulären Fall ist dies im Mai 2010 geglückt („First self replicating synthetic bacterial cell“).

Figure 1, JCVI Figure 2, JCVI



Frage: Wie wird man Bioinformatikerin oder Bioinformatiker?

Antwort: „Indem man Bioinformatik an der THM studiert“ ;-)

Im Ernst: Bioinformatiker benötigen eigentlich eine doppelte Ausbildung: Erstens in Informatik und zweitens in Naturwissenschaften, vor allem den sog. Lebenswissenschaften (Life Sciences: Biologie, Biochemie, Chemie, usw.).

Im Studium werden daher zunächst die Grundlagen in Informatik, Mathematik, Biologie, Chemie und Physik aufgefrischt und vermittelt.

Im zweiten Teil des Studiums besteht die Möglichkeit, sich individuell auf ein Interessengebiet zu spezialisieren. Dies mündet dann in die Bachelorarbeit, die in der Regel bereits außerhalb der Hochschule oder in Zusammenarbeit mit externen Partnern durchgeführt wird.

Für die Bioinformatikausbildung an unserer Hochschule steht Anwendungsorientierung an oberster Stelle. Deshalb bekommen alle Studenten Zugriff auf unsere Bioinformatik-Infrastruktur (Server und Software), die möglichst genau der entspricht, die die Absolventen später im Beruf vorfinden werden.

Nach dem Bachelorabschluss besteht die Möglichkeit, ein Masterstudium anzuschließen. An der THM bietet der Studiengang „Master of Science, Informatik“ eine Spezialisierung in Bioinformatik an.

Mit dieser interdisziplinären Ausbildung (Bachelor of Science in Bioinformatik und Master of Science in Informatik, mit Spezialisierung auf ein Gebiet der „Life Science Informatik“) stehen einem Absolventen viele Türen zu interessanten Firmen in Hessen, Deutschland, Europa oder in der ganzen Welt offen.

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Was können Bioinformatikerinnen und Bioinformatiker?

Bioinformatikerinnen und Bioinformatiker arbeiten eng mit Naturwissenschaftlern zusammen - mit Biologen, Biochemikern, Chemikern, Molekularbiologen oder auch Ingenieuren. Sie sind sozusagen die Brücke zwischen den Wissenschaften und der Informatik. Deshalb muss schon die Ausbildung zweigleisig sein:

Informatik

Der Werkzeugkasten der Bioinformatik ist die Informatik. Bioinformatikerinnen und Bioinformatiker müssen wichtige Werkzeuge zum Umgang mit großen Mengen kompliziert strukturierter Daten entwickeln und anwenden können.

Life Sciences

Die Bioinformatik ist fast immer in Forschungs- und Entwicklungsteams integriert. Gemeinsam mit Naturwissenschaftlern werden mit den Werkzeugen der Informatik Probleme gelöst. Eine solide Grundausbildung in Biologie, Molekularbiologie, Chemie und Physik ist unerlässlich.

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Weitere Spezialisierung

Das Feld der Life Sciences selbst ist allerdings wieder so breit gefächert, dass sich jeder Studierende, nach seinen persönlichen Interessen, weiter spezialisieren kann. Beispiele für Spezialgebiete der Bioinformatik sind:

  1. Functional Genomics: Sie entwickeln Methoden, um Information aus den riesigen Genomdatenbanken zu extrahieren.
  2. Arzneistoffdesign: Sie entwickeln Software, mit der medizinische Chemiker neue Arzneistoffe zu konstruieren können.
  3. Software Engineering: Sie entwickeln innovative Algorithmen für Anwendungen der Life Sciences.
  4. High-Performance Computing: Sie administrieren Mainframe-Rechner und Grids und sorgen dafür, dass die Bioinformatiksoftware auf diesen großen Maschinen funktioniert.
  5. Datenbanken: Sie setzen neue und bessere Datenbanken zur Verwaltung bioinformatischer Daten auf.
  6. Simulation: Sie modellieren biologische Systeme (Zellen, Organe oder ganzen Organsimen) z.B. um vorherzusagen, wie diese auf ein neues Medikament reagieren.
  7. Statistik: Sie werten Messdaten oder Ergebnisse klinischer Studien aus.
  8. Requirementsanalyse: Sie stehen genau in der Mitte zwischen den wissenschaftlichen Anwendungen und Informatikern und „übersetzen“ zwischen diesen beiden Gruppen..

Sie sehen: Es ist fast unmöglich, im weiten Feld der Life-Science-Informatik kein Thema zu finden, das den eigenen persönlichen Interessen entspricht; ein Thema, das fesselt und fasziniert. Im Studium wird diese Spezialisierung durch die Auswahl der Wahlpflichtfächer, durch eine individuelle Projektphase und durch die Bachelorarbeit unterstützt.

Erfolg

Diese doppelte Qualifikation zu erlangen kostet natürlich Engagement und Energie. Dieses Engagement wird später allerdings mehr als belohnt: Spezialistinnen und Spezialisten für Bioinformatik genießen in den Firmen meist höchstes Ansehen, da sie immer etwas können, das den anderen fehlt:

  • Informatikern haben Sie voraus, die Probleme der Naturwissenschaftler zu verstehen und deshalb gezielte Lösungen anbieten zu können.
  • Wissenschaftler stehen oft vor unüberwindlich scheinenden Problemen, wenn sie die gemessenen Daten nicht auswerten können, bzw. den erwarteten Effekt eines Experiments nicht sehen. Nicht selten werden Sie solche (tatsächlich großen) Probleme mit wenig mehr als einem hilfsbereiten Lächeln lösen.

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Unser Bioinformatiklabor

Jeder Arbeitsplatz im Bioinformatiklabor ist mit einem großen 24 Zoll Bildschirm, Maus und Tastatur ausgestattet, an die jeder Studierende seinen Laptop „andocken“ kann. Hier finden die Bioinformatikvorlesungen und Übungen statt. Außerhalb der Vorlesungszeiten haben unsere angehenden Bioinformatikerinnen und Bioinformatiker die Möglichkeit, das Labor als ruhigen Arbeitsraum für Hausübungen oder Projektarbeit zu nutzen.

Um optimal auf das Arbeitsleben vorbereitet zu werden, bekommt jeder Studierende Zugang zu unserem Bioinformatik-Server, auf dem er die wichtigen Softwarepakete der Life Science Informatik anwenden kann (z.B. Oracle Datenbank, Bioinformatik- und Molecular Modelling Software, Sun Grid Engine, usw.). Für langwierige Berechnungen mit großen Datensätzen kann unser Cluster mit aktuell 36 Kernen verwendet werden.

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Zusätzlich hat jeder Studierende der Bioinformatik die Möglichkeit, einen persönlichen Server im Rechenzentrum einzurichten, auf den er auch von zuhause aus Zugriff hat. Auf diesen Rechnern können dann auch größere Übungsaufgaben oder Projektarbeiten (die manchmal mehrere Tage oder sogar Wochen Rechnerzeit benötigen) fertiggestellt werden.

 



Welche Voraussetzungen sollten Sie für ein Bioinformatikstudium mitbringen?

Günstig ist naturwissenschaftliches Interesse und Spaß an der Arbeit am Computer. Ein idealer Kandidat sind Sie, wenn Sie naturwissenschaftlich begeistert sind und gleichzeitig aber lieber am Computer als im Labor arbeiten.

Sehr hilfreich, beinahe notwendig, ist die Anschaffung eines Laptops zu Beginn des Studiums, um sich beispielsweise während einer Vorlesung Notizen zu machen, im Funknetz der THM zu surfen, schnell über email in Kontakt mit den Hochschullehrern zu treten oder Programmieraufgaben zu bearbeiten.

BI-Studenten

Die Aufgaben im heutigen beruflichen Arbeitsumfeld wandeln sich schnell. Demzufolge benötigen Sie Interesse an Neuem und die Bereitschaft auch nach dem Studium weiter zu lernen: Jedes Mal wenn ein Bioinformatikprojekt abgeschlossen ist, ist ein Problem gelöst, und Sie wenden sich dem nächsten zu. Dafür können Sie relativ sicher sein, dass es Ihnen im Beruf des Bioinformatikers niemals langweilig wird.


Welche Berufsaussichten haben Bioinformatiker?

Wegen der besonderen Ausbildung und einem stetig steigenden Bedarf an Bioinformatikerinnen und Bioinformatikern, sind die Chancen auf einen attraktiven Arbeitsplatz in der krisensicheren Life-Science-Industrie seit Langem ausgezeichnet. Eine Änderung ist dabei aktuell auch nicht abzusehen.

Das berufliche Umfeld ist lebendig und anwendungsorientiert. Bioinformatikerinnen und Bioinformatiker können oft die direkte Anwendung ihrer Produkte in der klinischen Praxis oder in der Grundlagenforschung erleben.

Außerdem genießen Bioinformatikabsolvenden der THM einen ausgezeichneten Ruf. Manche setzen Ihre akademische Ausbildung auch noch mit einer Promotion (Doktorarbeit) fort.

 


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      Immatrikulation für den Bachelor of Science, Bioinformatik

      Immatrikulation (deutsch: Einschreibung) ist der Fachbegriff für die Aufnahme einer Person als Student an einer Hochschule.

      Der Studiengang Bioinformatik (B. Sc.) ist nicht zulassungsbeschränkt, d.h. bei Erfüllung der Einschreibungsvoraussetzungen erhalten Sie einen Studienplatz. Eine vorherige Bewerbung ist nicht notwendig!

      Ein Merkblatt mit Infos zur Einschreibung kann hier heruntergeladen werden.

      Online-Einschreibung:

      Für das kommende Semester können Sie sich vom 17.07.2017 bis zum 20.09.2017 direkt online einschreiben. Der Immatrikulationsantrag muss aber dennoch ausgedruckt und, gemeinsam mit weiteren Dokumenten, fristgerecht eingesendet werden.

      Übersicht über die Immatrikulation

      Sollten Sie weitere Fragen haben, wenden Sie sich bitte an unser Studiensekretariat. Auf den Seiten des Studiensekretariats gibt es auch umfassende Information zu allen Fragen der Einschreibung.


      Als ideale Ergänzung des Bachelorabschlusses in Bioinformatik bietet sich ein Anschlussstudium in Form des 4-semestrigen Masterstudiengangs an. Dabei stehen Ihnen zwei Möglichkeiten offen:

      BIsml-master

      Master of Science der Informatik an der THM:

      Wenn Ihr Interesse auf Seite der Informatik und Softwareentwicklung liegt ist dies der richtige Weg für Sie. Der Masterstudiengang erlaubt eine weitere Spezialisierung auf ein Fachgebiet der Informatik oder der Bioinformatik. Im Studium werden von Ihrem Mentor (einem Professor des Fachbereichs) unterstützt. Details finden Sie auf den Seiten des Fachbereichs MNI.

      Master of Science der Bioinformatik und Systembiologie an der THM und der Justus-Liebig-Universität in Gießen:

      Dieser forschungsorientierte Studiengang wird ab diesem Wintersemester (2012/13) von beiden Hochschulen gemeinsam angeboten. Er vereint ein Studienangebot mit Schwerpunkt in Bioinformatikmit  praxisnaher und forschungsorientierter Ausbildung. Durch die vielfältige Forschungsaktivitäten der beteiligten Fachbereichewerden Sie optimal auf das Leben als Wissenschaftler in den Lebenswissenschaften vorbereitet. Details finden Sie auf den Seiten des Studiengangs.

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