Im menschlichen Zellkern speichern Doppelstränge aus DNA die Erbinformation. Normalerweise bilden sie eine Doppelhelix-Struktur. Durch geschickte Wahl der Abfolge der DNA-Einzelbausteine lassen sich aber auch völlig andere Formen aufbauen. Abgeleitet von der japanischen Papierfalttechnik, wird diese Technik DNA-Origami genannt. In seinem Projekt GENESHUTTLE möchte Prof. Hendrik Dietz aus synthetischer DNA virusähnliche Objekte aufbauen. Sie sollen so ausgestattet sein, dass sie, wie echte Viren, Zielzellen erkennen können und Erbmaterial in den Kern dieser Zellen einschleusen können. Solche synthetische Gen-Abgabesysteme könnten einerseits als Modellsystem für die Untersuchung von viralen Infektionsprozessen herangezogen werden. Andererseits wären sie synthetischen Vektoren potentiell überlegen und würden neue technische Möglichkeiten für zukünftige Gentherapien bieten.

Hendrik Dietz leitet den Lehrstuhl für Biomolekulare Nanotechnologie. Seine Forschung wurde bereits mit eine Starting und einem Consolidator Grant des ERC gefördert. 2016 erhielt er den Leibniz Preis, die höchste wissenschaftliche Auszeichnung der Deutschen Forschungsgemeinschaft.
 

Herzversagen zählt zu den häufigsten Todesursachen in Europa und ist oft eine Folge von Pumpschwäche, die durch Genmutationen verursacht wird. Prof. Christian Kupatt wird im Projekt Cor-Edit-P die Genschere Crispr-Cas9 zur Therapie dieser angeborenen Erkrankungen nutzen, für die es bislang keine spezifische Behandlung gibt. Dazu hat er bereits eine maßgeschneiderte Methode entwickelt: er wird spezielle adeno-assoziierte Viren nutzen, um in die Zellen zu gelangen und so den betroffenen Genabschnitt zu verändern – eine Methode mit der er die Erberkrankung Duchenne’sche Muskeldystrophie bei Schweinen bereits behandeln konnte. Alternativ sollen Herzmuskel-Vorläuferzellen, die bereits genetisch korrigiert sind, in den Herzmuskel eingebracht werden, um dem geschwächten Herzmuskel zu helfen, die Pumpleistung aufrechtzuerhalten. Mit dem Projekt Cor-edit-P sollen die genetischen Ursachen von Herzschwäche korrigiert werden, um die Herzfunktion zu optimieren, das Risiko tödlicher Herzrhythmusstörungen zu verringern und damit die Lebensdauer und -qualität von Patientinnen und Patienten zu verbessern.

Prof. Christian Kupatt ist Geschäftsführender Oberarzt an der Klinik und Poliklinik für Innere Medizin I am Universitätsklinikum der TUM, dem Klinikum rechts der Isar.

Nervenzellen sind von einer fetthaltigen Myelinschicht umgeben, die unter anderem ihre Leitfähigkeit erhöht. Myelin wird von Zellen gebildet, die unter der Bezeichnung Gliazellen zusammengefasst werden und zahlreiche wichtige Aufgaben für die Funktion des Nervensystems übernehmen. In seinem Projekt NETWORK wird Prof. Mikael Simons untersuchen, wie unterschiedliche Arten von Gliazellen miteinander vernetzt sind. Simons vermutet, dass die Zellen durch sogenannte Lipoproteine miteinander kommunizieren und sich dadurch beispielsweise auf die natürlichen Alterungsprozesse der Myelinschicht einstellen. Mit seinem Team will er die Lipoproteine genauer untersuchen und herausfinden, wie sie einerseits dazu beitragen, die Myelinschicht zu schützen. Andererseits interessiert Simons sich für die Rolle der Lipoproteine bei neurodegenerativen oder neuroinflammatorischen Erkrankungen wie der Multiplen Sklerose, bei der die Myelinschicht durch Entzündungsprozesse zerstört wird.

Mikael Simons ist Professor für Molekulare Neurobiologie. Seine Forschung wurde bereits mit einem Starting und einem Consolidator Grant des ERC gefördert.
 

Obwohl Atmung für Menschen ein essentieller Vorgang ist und Lungenkrankheiten eine der häufigsten Todesursachen darstellen, existieren immer noch eine Reihe ungelöster Rätsel bezüglich lebenswichtiger Prozesse in der Lunge. Der Hauptgrund dafür ist das Fehlen von Messmethoden oder bildgebenden Verfahren in entscheidenden Regionen des Organs. Computermodelle der Lunge eröffnen hier neue Perspektiven, einzelne sind bereits auf dem Weg in einen klinischen Einsatz. Bislang sind den Möglichkeiten selbst der besten dieser Modelle jedoch Grenzen gesetzt. Mit dem Projekt BREATHE will Prof. Wolfgang A. Wall bislang unerreichte umfassende Computermodelle des Atmungssystems entwickeln. Mit entscheidenden Neuentwicklungen im Bereich des Höchstleistungsrechnens, der gekoppelten Gewebe- und Strömungsmechanik und der Kombination von maschinellem Lernen und physikalischer Modellbildung werden wichtige offene Fragestellungen der biomedizinischen Forschung beantwortet und basierend auf verfügbaren heterogenen Patientendaten entscheidende Schritte zu personalisierter Medizin gesetzt.

Wolfgang A. Wall ist Professor für Numerische Mechanik.