Kooperative Arbeiten der Forschungsgruppe NWF

Derzeit finden Arbeiten statt, die im Rahmen der Großgeräteinitiative der DFG "Zeitaufgelöstes High Throughput-Imaging von membranlosen Organellen zu Organmodellen" (GZ: INST 168/4-1) definiert wurden.

Zusammenfassung des Vorhabens:

Die gesicherte Versorgung der Bevölkerung mit etablierten und neu entwickelten Arzneistoffen ist essentiell für die Gewährleistung eines funktionierenden Gesundheitssystems und ist aufgrund von Versorgungsengpässen derzeit im Fokus des öffentlichen Interesses.
Die h_da forscht an der Entwicklung neuer Konzepte für die Entdeckung und Produktion von Wirkstoffen mit nachhaltigen Verfahren. Im Rahmen des DFG Forschungsimpulse-Programms (FIP) wurden die Expertisen von acht Arbeitsgruppen aus drei Fachbereichen gebündelt, um den Prozess der Wirkstofffindung nachhaltiger zu gestalten. Hier beantragen wir ein High-Throughput-Mikroskop, um die neuen Verfahren für das Wirkstoffscreening zu optimieren, um weitere, für die klinische Translatierbarkeit wichtige Verfahren, wie Organ-on-a-Chip Systeme, zu erweitern und eine systematische, standardisierte Charakterisierung von biomolekularen Kondensaten zu ermöglichen.
Biomolekulare Kondensate sind aktuell im Rampenlicht der biochemischen und zellbiologischen Forschung. Viele Prozesse scheinen durch diese Form der Kompartimentierung in Zellen reguliert zu werden. Allerdings herrscht Uneinigkeit über die Relevanz der biochemischen Beobachtungen für zellbiologische Vorgänge. Dies könnte durch eine Standardisierung und eine systematische Analyse der Bedingungen, unter denen sich die Kondensate bilden, verbessert werden. Hier wollen wir einen Beitrag leisten, indem wir eine Plattform für die Untersuchung von biomolekularen Kondensaten mit High-Throughput-Mikroskopie etablieren, welche für die gesamte wissenschaftliche Gemeinschaft zur Verfügung steht. Durch den Vergleich von Ergebnissen verschiedener Labore über einen ausgedehnten Parameterraum werden wir ein besseres Verständnis für das Phänomen und dessen biologische Bedeutung erlangen. Darauf aufbauend werden wir die Plattform nutzen, um Wirkstoffe und Wirkstoffkonjugate (z. B. mit Nanopartikeln) zu entwickeln, die diese Strukturen (de)stabilisieren oder detektieren.
Darüber hinaus sollen mit dem anzuschaffenden Mikroskop Organ-on-a-Chip Systeme entwickelt werden, mit denen u. a. die Wechselwirkung von Nanopartikeln mit Zellsystemen untersucht werden kann. Solche Verfahren könnten in der Zukunft die Zahl der Tierversuche bei der Wirkstoffentwicklung deutlich reduzieren und somit den Prozess nachhaltiger gestalten. Des Weiteren tragen diese Modelle durch die Nutzung menschlicher (Patienten)zellen und Nachahmung (patho)physiologischer Bedingungen dazu bei, die klinische Translatierbarkeit präklinischer Daten zu verbessern.
Die neue Forschungsinfrastruktur wird in weite Teile der h_da ausstrahlen (z.B. Fachbereiche Kunststofftechnik, Informatik, Mathematik und Naturwissenschaften und Media) und zur verstärkten Zusammenarbeit mit Arbeitsgruppen an der TU Darmstadt beitragen. Die Kollaboration mit Arbeitsgruppen an der ETH Zürich wird einen wertvollen Beitrag zur Internationalisierung der h_da liefern und neue Ansatzpunkte für künftige Forschungskooperationen bieten.

Arbeitsprogramm

Jeweils mehrere Detailfragestellungen werden gemeinsam unter den folgenden thematischen Schwerpunkten bearbeitet:

• Systematische Analyse biomolekularer Kondensate
• Organ-on-a-chip Mikrofluidiksysteme und Organoide in der Wirkstofffindung 

Antragsverantwortliche Person:
Neumann, Heinz, Hochschule Darmstadt (Biochemie)

Weitere antragsbeteiligte Personen (Arbeitsgebiete):

Becker, Michael, Hochschule Darmstadt (Zellbiologie)
Graf, Christina, Hochschule Darmstadt, (Nanotechnologie, Physikalische Chemie)
Meyer-Almes, Franz-Josef, Hochschule Darmstadt (Physikalische Biochemie)
Schael, Frank, Hochschule Darmstadt, (Mikroverfahrenstechnik, Chemische Reaktionstechnik)
Weinmann, Andreas, Hochschule Darmstadt (Bildanalyseverfahren)
Barral, Yves, ETH Zürich (Biochemie)
Weis, Karsten, ETH Zürich ( Biochemie)