Zelldynamik in Homöostase, Entzündung und Infektion

Jedem einzelnen Vorgang in einem Organismus liegen Wechselwirkungen von Molekülen und Zellen zugrunde. Im Forschungsschwerpunkt Zelldynamik in Homöostase, Entzündung und Infektion untersuchen Forscherinnen und Forscher aus den Lebens- und Naturwissenschaften diese dynamischen Beziehungen – sowohl zwischen einzelnen Komponenten innerhalb einer Zelle als auch zwischen Zellen. Mithilfe innovativer Bildgebungsstrategien machen sie sichtbar, wie Zellen miteinander kommunizieren, auf Reize reagieren und sich bewegen. In einem interfakultären Ansatz arbeiten Biologen, Mediziner, Chemiker, Mathematiker, Informatiker und Physiker eng zusammen. Wenn sie mehr über die molekularen Mechanismen im gesunden Organismus herausfinden, können sie auch Rückschlüsse darauf ziehen, was im Körper bei Erkrankungen passiert. Vor allem interessieren sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler für Entzündungsreaktionen: Immunzellen wandern dabei aus den Blutgefäßen ins Gewebe, um dort die Entzündung zu bekämpfen oder Gewebeschäden zu reparieren. Diese Entzündungsreaktionen können jedoch ganz unterschiedlich ablaufen, je nachdem in welchen Organen und Gefäßen sie vorkommen.

Einzigartige Verbindung von Biomedizin und Bildgebung

Um biomedizinische Fragestellungen zu beantworten, betrachten die Forscher die zellulären Vorgänge systematisch mithilfe bildgebender Verfahren. Das Spektrum reicht von der hochauflösenden Lichtmikroskopie bis zu Methoden der Ganzkörperbildgebung, die den gesamten Organismus darstellen. Vom detaillierten Blick in die Zelle hinein wird das Sichtfeld der Forscher immer größer, sie zoomen sozusagen aus dem Ausschnitt heraus: Wie verhält sich die Zelle in Geweben, Organen und im ganzen Organismus? Um diese Brücke zu schlagen, entwickeln die Wissenschaftler chemische und mathematische Methoden, die mit verschiedenen bildgebenden Verfahren kompatibel sind. Erst dadurch wird es möglich, die gleiche Zelle mit unterschiedlichen Bildgebungsverfahren in unterschiedlichen Größendimensionen und im zeitlichen Verlauf zu untersuchen. Hier liegt auch das Potenzial, die bei Fruchtfliegen, Zebrafischen und Mäusen angewandten Methoden auf klinisch etablierte Bildgebungsverfahren zu übertragen und für die Diagnostik bei Patienten zu nutzen.

Aus der Zusammenarbeit der eng verflochtenen Disziplinen sind bereits zahlreiche Verbundförderungen und Projekte hervorgegangen. Der Exzellenzcluster „Cells in Motion“ hat seit 2012 die traditionellen Grenzen der verschiedenen Fächer aufgebrochen, die Bildgebungsinfrastruktur an der WWU nachhaltig ausgebaut, neue Professoren und Nachwuchsgruppenleiter rekrutiert sowie den Masterstudiengang „Experimentelle Medizin“ aufgebaut. Im neuen Multiscale Imaging Centre (MIC), das sich aktuell in der Bauphase befindet, werden die Kernprofessuren aus den verschiedenen Fachbereichen künftig einen gemeinsamen Sitz haben – was die verschiedenen Fächer noch weiter zusammenrücken lässt und auch zu einer stärkeren Vernetzung mit dem mit dem Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin (MPI) führt. Mit dem MPI betreibt die WWU bereits eine gemeinsame Graduiertenschule (CiM-IMPRS) zur Förderung des internationalen wissenschaftlichen Nachwuchses. Institutionell stützt das „Cells in Motion Interfaculty Centre (CiMIC)“ als zentrale wissenschaftliche Einrichtung diesen Forschungsschwerpunkt nachhaltig.