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Münster (upm/CiM)

Millionenförderung für interdisziplinäre Forschung

Der Exzellenzcluster "Cells in Motion" fördert zwölf neue, fachübergreifende Forschungsprojekte
Spermien spüren die Eizelle vermutlich anhand von Strömungen und Botenstoffen auf. In dieser modellhaften Darstellung docken die Botenstoffe (grün) an den Spermien an, um ihr Schwimmverhalten zu beeinflussen.<address>© Rene Pascal, caesar, Bonn</address>
Spermien spüren die Eizelle vermutlich anhand von Strömungen und Botenstoffen auf. In dieser modellhaften Darstellung docken die Botenstoffe (grün) an den Spermien an, um ihr Schwimmverhalten zu beeinflussen.
© Rene Pascal, caesar, Bonn

Der Exzellenzcluster "Cells in Motion" (CiM) der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) fördert mit 1,1 Millionen Euro gleich zwölf neue sogenannte Flexible-Funds-Projekte. Dies sind Forschungsprojekte, die gestandene Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beantragen und gemeinsam umsetzen. Das Besondere: Die jeweiligen Projektpartner widmen sich Forschungsfragen über Fakultätsgrenzen hinweg und vereinen Labore und Kliniken der Fachbereiche Biologie, Chemie, Physik, Mathematik und Medizin. "Die Themenbreite und die kreativen Ansätze der Projekte sind in dieser Form einzigartig", sagt der Immunbiologe Prof. Dr. Klaus Ley, einer der externen Berater des Exzellenzclusters vom La-Jolla-Institut für Allergologie und Immunologie in San Diego, USA. Zusammen mit anderen internationalen Forschern aus Naturwissenschaften und Medizin hat er die neuen Projektideen auf Herz und Nieren geprüft. Bislang unterstützte der interdisziplinär ausgerichtete Exzellenzcluster insgesamt 39 Flexible-Funds-Projekte.

Drei Projektbeispiele: Von Spermien, Nanokapseln und Hochleistungsscannern

Spermien im Strömungskanal

Biochemiker Prof. Dr. Timo Strünker und Physiker Prof. Dr. Carsten Fallnich wollen in ihrem Flexible-Funds-Projekt ein grundlegendes Prinzip der Befruchtung erforschen. Ihre Forschungsfrage: Wie findet das Spermium zur Eizelle? "Spermien orientieren sich an der Strömung einer Flüssigkeit, die im Eileiter produziert wird und in Richtung Gebärmutter abfließt. Um zur Eizelle zu gelangen, schwimmen die Spermien wie Lachse stets stromaufwärts", erklärt Timo  Strünker. "Wir wissen, dass die Spermien daneben auch auf Botenstoffe reagieren, die von der Eizelle in den Strom ausgesendet werden. Um zu verstehen, wie Spermien die Eizelle tatsächlich aufspüren, müssen wir das Zusammenspiel von Botenstoffen und Strömung bei der Spermien-Navigation entschlüsseln." Den Wissenschaftlern dient dazu ein Modell aus winzigen Glasröhrchen, in denen sie das Schwimmverhalten der Spermien in einer Strömung analysieren können – mit und ohne Eizell-Botenstoff. In Anlehnung an die Technikanalyse bei Leistungsschwimmern möchte Carsten Fallnich außerdem eine Art Mini-Gegenstromanlage für Spermien entwickeln, die erlaubt, ein einzelnes Spermium über eine optische Pinzette in der Strömung festzuhalten. So wollen die Forscher studieren, wie das Flagellum, der lange Schwanz und Propeller des Spermiums, unter den verschiedenen Bedingungen ausschlägt.

Mit Nanokapseln an Zellen andocken

CiM-Biochemiker befassen sich dagegen zum Beispiel mit Membranen von Zellen im menschlichen Körper. Zellmembranen bestehen aus einem Flickwerk von Proteinen und Lipiden, also wasserunlöslichen Fetten. Diese geben etwa äußere Signale ins Zellinnere weiter und sagen den Zellen so, wohin sie sich bewegen sollen. Lipide sichtbar zu machen und zu erforschen, ist allerdings schwierig. In einem Flexible-Funds-Projekt wollen CiM-Wissenschaftler nun mit Leuchtstoffen markierte Lipide in die Zellen einschleusen. "Wir wollen aus natürlichen Kohlenhydratverbindungen winzige Nanokapseln herstellen, die an bestimmten Zellen andocken können", sagt Chemiker Prof. Dr. Bart Jan Ravoo. Das Besondere: "Der Freisetzungsmechanismus der Nanokapseln wird erst dann aktiv, wenn eine Zelle sie aufgenommen hat. Dann treten zum Beispiel Lipide mit Leuchtstoffen aus, die wir mithilfe von Mikroskopie sehen können."

Genauere Diagnose durch hybriden Hochleistungsscanner

In einem weiteren Projekt will eine Gruppe von Ärzten und Forschern das PET-MRT, das zwei hochauflösende Bildgebungsverfahren kombiniert, nutzen, um ZNS-Lymphome bei Patienten detailgenau zu diagnostizieren. ZNS-Lymphome sind bösartige Tumore, die das zentrale Nervensystem betreffen, also das Gehirn und das Rückenmark. Das PET-MRT im Universitätsklinikum Münster vereint die Stärken der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) und der Magnetresonanztomographie (MRT). "Anhand der MRT-Bilder können wir Veränderungen im Gewebe genau diagnostizieren. Wir können zum Teil aber nicht beurteilen, ob ein Gewebe nach einer Therapie noch aktiv ist. Dies wird durch die Kombination mit dem PET wahrscheinlich möglich sein", sagt Prof. Dr. Georg Lenz, sowohl Arzt als auch als Grundlagenforscher. "Des Weiteren wollen wir versuchen, durch die Anwendung des PET-MRTs die individuelle Prognose betroffener Patienten abzuschätzen."