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Donnerstag, 01.06.2017

Ein neues Bild vom Plan des Lebens

In Dresden spürt das neue Zentrum für Systembiologie den Prozessen in Zellen und Geweben nach.

Von Frank Essegern

In der neuen Virtual-Realitiy-Cave – hier mit der mikroskopischen Aufnahme eines Zebrafischs – können die Forscher Zellen bei der Arbeit zusehen.
In der neuen Virtual-Realitiy-Cave – hier mit der mikroskopischen Aufnahme eines Zebrafischs – können die Forscher Zellen bei der Arbeit zusehen.

© Thomas Kretschel

Es ist schon erstaunlich, was da in einem werdenden Lebewesen abläuft: Moleküle organisieren sich zu Zellen, Zellen vernetzen sich zu Geweben, Gewebe bilden Organe. Doch wie funktioniert das Ganze? Wie gelingt es den unzähligen einzelnen Teilen, genau zur richtigen Zeit den richtigen Platz einzunehmen?

Solchen Vorgängen wollen Forscher im neuen Dresdner Zentrum für Systembiologie (CSBD) auf den Grund gehen. Wie sich Zellen untereinander abstimmen, um ein Gewebe einer bestimmten Form, Größe und Funktion zu bilden, werden dort künftig rund 120 Wissenschaftler aus ganz unterschiedlichen Fachgebieten gemeinsam untersuchen.

Am Mittwoch wurde der 26 Millionen Euro teure Neubau in Dresden nach zweieinhalb Jahren Bauzeit feierlich eröffnet. Ins Leben gerufen haben das Systembiologie-Zentrum die Dresdner Max-Planck-Institute für molekulare Zellbiologie und Genetik sowie für Physik komplexer Systeme und die Technische Universität Dresden. Geleitet wird es von den Max-Planck-Direktoren Gene Myers und Frank Jülicher sowie Ivo Sbalzarini von der TU. Myers ist einer der Genom-Pioniere, er hat entscheidend an der Entschlüsselung des menschlichen Erbguts mitgewirkt. Die mehr als drei Milliarden Basenpaare stellten die Forscher vor eine riesige Herausforderung.

Doch nun interessiert Myers vor allem, was in diesem Buchstabencode des Genoms festgeschrieben ist. „Ich bin sehr neugierig“, sagt der 63-Jährige. „Es ist eine faszinierende Sache, herauszufinden, wie die Natur arbeitet.“

Er wolle wissen, wie das Erbgut die vielfältigen Formen des Lebens hervorbringt, sagt der Bioinformatiker. Um in die winzigen Strukturen hineinschauen zu können, entwickelt sein Team spezielle hochauflösende Mikroskope. Mikroskope, wie es sie weltweit so noch nicht gab. Myers‘ Vision: Einem Ei der Fruchtfliege dabei zuzusehen, wie daraus durch Zellteilung innerhalb weniger Stunden ein Organismus von mehreren Hunderttausend Zellen wird.

Doch dafür bedarf es ausgeklügelter Algorithmen, um zahllose Einzelaufnahmen zu einem dreidimensionalen Bild zusammenzusetzen. Informatiker, Physiker, Ingenieure und Mathematiker forschen deshalb in Dresden gemeinsam an neuen Methoden, mit denen sich die Bilddaten aus den Experimenten der Zell- und Entwicklungsbiologen besser auswerten lassen.

Möglichst viele Informationen wollen die Forscher aus diesen Bildern herausholen, um sie dann in 3-D-Modelle umzurechnen. So sollen selbst Vorgänge auf der molekularen Ebene virtuell beobachtet werden können. Im Zentrum gibt es dafür auch einen Raum zur Projektion virtueller Realität, die Cave. Hier werden die Mikroskopiedaten in Echtzeit zum 3-D-Bild. So kann man etwa in das Innere des Herzkreislaufs eines wachsenden Zebrafischs eintauchen oder Zellen bei der Teilung zusehen. Die Forscher hoffen dadurch auf buchstäblich ganz neue Einsichten.

Wenn sie verstehen, was in lebenden Zellen oder Geweben vor sich geht, können sie natürlich auch erkennen, wenn da etwas schiefläuft. Letztlich, so die Hoffnung, sollen ihre Beobachtungen auch Grundlagen dafür liefern, bisher unheilbare Krankheiten möglicherweise eines Tages behandeln zu können.

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