In Kooperation mit Daniel St Johnston und Ewa Paluch (Universität Cambridge) untersucht sie die Wechselwirkungen von Genetik, Zellmechanik und physikalischen Kräften. Durch die Kombination von Stammzellbiologie, Molekulargenetik und Biophysik sollen grundlegende Prinzipien der Organbildung entschlüsselt und Fortschritte in der regenerativen Medizin erzielt werden. Nur 10% der Bewerbungen wurden ausgewählt – ein Zeichen höchster wissenschaftlicher Exzellenz.

Durch die Zusammenführung der Disziplinen Stammzellbiologie, Molekulargenetik und Zellbiophysik schafft diese Forschung eine einzigartige Synergie, die neue Wege zum Verständnis der Entstehung und Funktion von Geweben eröffnet.

Die aus dieser Forschung gewonnenen Erkenntnisse können Entwicklungsstörungen aufklären und Strategien in der regenerativen Medizin und Bioingenieurwesen voranbringen.

Die Förderung eröffnet Sara Wickström eine neue Forschungsrichtung und ermöglicht die Einstellung von zwei bis drei Promovierenden und Postdocs, denen eine hochgradig interdisziplinäre Ausbildung in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen geboten wird.

Die Auszeichnung würdigt das Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin als führend in der Grundlagenforschung, wobei nur etwa 10 % der Anträge eine Förderung erhalten.

Wie Zellen ihre spezifischen Funktionen entwickeln: Eine grundlegende Frage der Gewebebiologie

Gewebe im menschlichen Körper sind nicht nur Ansammlungen von Zellen – sie sind hochorganisierte Strukturen mit spezifischen Formen und Funktionen, selbst innerhalb von Geweben, die aus dem gleichen Zelltyp bestehen. Das Epithel der Lunge beispielsweise ist eine dünne, flache Schicht, die einen effizienten Gasaustausch ermöglicht. Im Gegensatz dazu ist das Epithel der Haut mehrschichtig und bildet eine robuste Barriere, die den Körper vor Krankheitserregern, UV-Strahlung und mechanischer Belastung schützt. Doch trotz ihrer funktionalen Vielfalt ist noch immer weitgehend unklar, wie die Zellen innerhalb dieser Gewebe diese sehr spezifischen Formen und Strukturen bestimmen und wie dies mit der Festlegung der spezifischen Identitäten und Funktionen der Zellen koordiniert wird.

Ein bahnbrechendes Projekt unter der Leitung von Sara Wickström am Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster wurde nun mit einem Synergy Grant des Europäischen Forschungsrats (ERC) ausgezeichnet – einer der renommiertesten Auszeichnungen in der europäischen Wissenschaft. Die Förderung unterstützt eine sechsjährige Zusammenarbeit mit Daniel St Johnston und Ewa Paluch von der Universität Cambridge in Großbritannien. Unter einer gemeinsamen Leitung werden die Wissenschaftler daran arbeiten, aufzudecken, wie Epithelgewebe – einer der häufigsten Zelltypen im menschlichen Körper – ihre Identität und Struktur aufbauen und aufrechterhalten.

„Welche Mechanismen bestimmen die endgültige Architektur von Geweben?“, fragt Sara Wickström. „Die Antwort liegt nicht nur in den Genen, sondern auch in der dynamischen Wechselwirkung zwischen Zellen, ihrer Umgebung und physikalischen Kräften.“

Eine neue Wissenschaft für ein komplexes Problem

Diese grundlegende Frage kann nicht von einer einzigen Disziplin allein beantwortet werden. Sie erfordert eine neue Art von Wissenschaft – eine, die unterschiedliche Fachkenntnisse in einer wirklich kooperativen Anstrengung zusammenführt. Der ERC Synergy Grant soll genau das ermöglichen. Dieses Projekt vereint führende Forscher aus drei Bereichen: Stammzellen- und Gewebebiologie (Sara Wickström), Molekulargenetik und Entwicklung (Daniel St Johnston) sowie Zellbiophysik und -mechanik (Ewa Paluch). Zusammen schaffen sie eine starke Synergie, die über einzelne Disziplinen hinausgeht und neue Wege zum Verständnis der Entstehung und Funktion von Geweben eröffnet.

„In diesem Projekt kombinieren wir quantitative Bildgebung, Molekulargenetik und physikalische Modellierung auf eine Weise, die nur durch enge Zusammenarbeit möglich ist“, sagt Sara Wickström. „Für das Verständnis, wie sich Zellen zu funktionellen Geweben selbst organisieren, ist die Zusammenführung dieser Perspektiven entscheidend.“

Von Zellen zur regenerativen Medizin

Die Forschung konzentriert sich auf Epithelien, also Gewebe, die Organe auskleiden und die Körperoberfläche bedecken. Das Verständnis darüber, wie sich diese Gewebe bilden und ihre Struktur aufrechterhalten, könnte helfen, Entwicklungsstörungen besser zu erklären und neue Ansätze in der regenerativen Medizin und im Bioengineering zu fördern.

Die Gesamtfördersumme beläuft sich auf 8,5 Millionen Euro, von denen 2,4 Millionen Euro der Gruppe von Sara Wickström am Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin zugewiesen wurden. Die Förderung ermöglicht die Einstellung von zwei bis drei neuen Promovierenden und Postdocs, die eine einzigartige interdisziplinäre Ausbildung in den Bereichen Zellbiologie, quantitative Bildgebung und Systemanalyse erhalten werden.

„Diese Förderung eröffnet unserer Gruppe eine neue Forschungsrichtung“, sagt Sara Wickström. „Die jungen Wissenschaftlerinnen bzw. Wissenschaftler, die an diesem Projekt arbeiten, werden nicht nur zu Experten auf ihrem Gebiet und in der interdisziplinären Zusammenarbeit, sondern auch in genau der Wissenschaft, die die Zukunft der Biomedizin prägen wird.“

Insgesamt wurden 712 Vorschläge für diese Ausschreibung eingereicht. Nur etwa jeder zehnte Vorschlag wurde für eine Förderung ausgewählt. Der Erhalt des ERC Synergy Grant festigt die Position des Max-Planck-Instituts für Molekulare Biomedizin als führende Einrichtung in der Grundlagenforschung. Die Ergebnisse dieses Projekts werden in wissenschaftlichen Fachzeitschriften veröffentlicht und werden zu den laufenden internationalen Diskussionen in der Entwicklungsbiologie beitragen.