Wissenschaft für die Ohren!

In der Bildgebung haben Forscher mit äußerst komplexen Datensätzen zu tun. Manchmal lässt sich der Bilddaten-Wust trotz spezieller Software nur sehr unübersichtlich darstellen. Dann sind Informatiker gefragt. In Münster feilen zwei Informatiker an einem Programm, das aus verschiedensten Daten anschauliche 3D-Grafiken und beeindruckende Bilder des Körperinnern zaubert.

Natalizumab ist ein Wundermittel: Der Wirkstoff bewahrt Patienten mit Multipler Sklerose vor schlimmen Krankheitsschüben. Doch in wenigen Ausnahmefällen können die Nebenwirkungen tödlich sein. Münstersche Neurowissenschaftler haben deshalb einen Biomarker im Blut gesucht, der Ärzten verrät, welche Patienten das Medikament gefahrlos einnehmen können.

… denn zeitgemäße Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler müssen über den Tellerrand ihres eigenen Fachgebiets hinausblicken, um in der Forschung voranzukommen. Die CiM-IMPRS Graduiertenschule bildet deshalb Nachwuchsforscher aus, die international und interdisziplinär arbeiten. Das Programm stellt die Graduiertenschüler vor große Herausforderungen.

Er vermehrt sich durch Abwerfen des Schwanzes und kann sogar einen Kopf nachwachsen lassen – die regenerativen Fähigkeiten des Plattwurms begeistern Wissenschaftler und Medien schon lange. Mit modernen Sequenziermethoden will das Team um Dr. Kerstin Bartscherer den komplexen Prozess nun endlich im Detail verstehen.

Wer in der Klinik für einen Ganzkörperscan in die Röhre kommt, muss still liegen bleiben und möglichst wenig atmen. Denn schon das Atmen bewirkt, dass tomografische Bilder verwackeln und an Schärfe verlieren. Medizinphysiker Dr. Florian Büther und Nuklearmediziner Dr. Thomas Vehren arbeiten deshalb daran, mit geringem Aufwand schärfere Bilder zu erzeugen.

Scannen statt Aufschneiden – um in den Körper eines Patienten hineinzublicken, benutzen Ärzte heute eine Reihe bildgebender Verfahren. Das Universitätsklinikum Münster kann nun mit einem innovativen Hybridgerät aufwarten, das PET und MRT miteinander kombiniert. Der Hochleistungsscanner liefert neue Bilder, stellt die Ärzte aber auch vor neue Herausforderungen.

Was sagt einer Zelle, wie sie sich zu bewegen hat? Im Endeffekt tun das die Gene. Und welche Genfunktionen genau dafür verantwortlich sind, dass Blutzellen zu einer Wunde hinwandern, um sie zu verschließen, untersuchen Dr. Sven Bogdan und Prof. Xiaoyi Jiang mithilfe von Mikroskopen und Algorithmen. Als Modellorganismus dient ihnen die Fruchtfliege Drosophila melanogaster.

Wie überwinden Immunzellen eine Barriere? Mit Tracking-Methoden können die Bewegungen von Zellen auf der Zeitachse verfolgt werden. Die mathematischen Modelle von Dr. Christoph Brune helfen Biomediziner Prof. Dietmar Vestweber dabei, die Wanderroute von Immunzellen zu verfolgen. Die gezielte Sperrung dieser Route könnte es in Zukunft ermöglichen, chronische Entzündungen zu regulieren.

Wenn Herzkranzgefäße durch Ablagerungen entzündet sind, kann es durch Einreißen der Gefäßwand zu einem Herzinfarkt kommen. Mit molekularer Bildgebung sollen entzündete Gefäßwände sichtbar gemacht werden, um das individuelle Risiko abschätzen zu können. Dr. Thomas Vogl, Dr. Andreas Faust und Dr. Sven Hermann arbeiten daran, neue Spürstoffe für diese Technik zu entwickeln.

Mit lichtmikroskopischen Verfahren lassen sich zelluläre Strukturen verschiedener Größenordnungen untersuchen – von Prozessen im gesamten Organismus bis hin zu kleinsten Bausteinen einer einzelnen Zelle. Besonders die Fluoreszenz und die 3D-Technik haben die Leistungsfähigkeit der Miroskope in den letzten dreißig Jahren enorm voran gebracht, erläutern Prof. Jürgen Klingauf und Prof. Friedemann Kiefer.

Wie bewegen sich Zellen vorwärts? Bei ihrer Wanderung durch den Organismus spielen besonders Steifigkeit und Elastizität eine Rolle. In einem neuen Projekt führen Prof. Cornelia Denz und Prof. Erez Raz erstmals Messungen dieser biophysikalischen Eigenschaften durch. Der Zebrafisch-Embryo ist dafür ein besonders geeignetes Tiermodell.

Die Zellmembran ist die Haut, die eine Zelle nach außen hin umschließt. Sie übernimmt viele steuernde Funktionen, für die die genaue Anordnung ihrer einzelnen Bausteine entscheidend ist. Mit neuester Lasertechnologie möchten Prof. Carsten Fallnich und Prof. Volker Gerke das Mosaik der Membran entschlüsseln – bei der winzigen Größe von sechs bis zehn Nanometern eine große Herausforderung!

Noch immer ist ungeklärt, worin die Ursachen einer Multiplen Sklerose liegen. In einem gemeinsamen Projekt entwickeln und spezifizieren Prof. Lydia Sorokin und Prof. Günter Haufe die Methode der molekularen Bildgebung, um den Verlauf der Nervenkrankheit in Entzündungsschüben zu verfolgen und die Multiple Sklerose besser zu verstehen.