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Universität Basel an fünf neuen Nationalen Forschungsschwerpunkten beteiligt

21.04.2010
Die Universität Basel ist an fünf der acht Nationalen Forschungsschwerpunkte beteiligt, die der Bund letzte Woche neu lanciert hat. Es sind die Nationalen Forschungsschwerpunkte: Chemische Biologie, Wissenschaft und Technologie ultraschneller Prozesse im molekularen Bereich, Quantenwissenschaft und -technologie, TransCure - von der Transportphysiologie zu therapeutischen Ansätzen und Synaptische Grundlagen psychischer Krankheiten.

- Der Nationalen Forschungsschwerpunkte (NFS) Wissenschaft und Technologie ultraschneller Prozesse im molekularen Bereich (NFS MUST) widmet sich dem vertieften Verständnis des strukturellen und dynamischen Verhaltens der Materie auf ultraschnellen Zeitskalen. Parallel zu Vorhaben auf der experimentellen Ebene werden auch geeignete theoretische Modelle, die das Zusammenspiel zwischen Theorie und Experiment erfassen, vorangetrieben.

Der NFS MUST soll neue Perspektiven für das Studium von Prozessen in molekularen Systemen und von zeitaufgelösten Strukturuntersuchungen in Physik, Chemie und Biologie eröffnen. Im Zentrum der 15 Teilprojekte steht die multidisziplinäre Entwicklung experimenteller und theoretischer Werkzeuge. Damit sollen chemische Reaktionen und Energie-Transfer-Prozesse auf atomarer und molekularer Ebene sowie Elektronen- und Protonen-Transferprozesse mit ultrakurzer zeitlicher und räumlicher Auflösung untersucht werden. In Kombination mit Computersimulationen, sind hieraus bahnbrechende neue Erkenntnisse zu erwarten.

Die Universität Basel ist im NFS MUST durch die Gruppe von Prof. Dr. Markus Meuwly beteiligt, die sich mit Computersimulationen von Proteinen und ultraschnellen Reaktionen beschäftigt. Leading und Co-Leading House sind die ETH Zürich (Prof. U. Keller) und die Universität Bern (Prof. T. Feurer). Zusätzlich sind Gruppen der EPF Lausanne, des Paul-Scherrer-Instituts und der Universitäten Genf und Zürich beteiligt.

- Der NFS Chemische Biologie zielt auf die detaillierte Untersuchung biologischer Vorgänge durch chemische Methoden mit hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung. Ein besseres Verstehen des Lebens auf molekularer Ebene erfordert die Beschreibung möglichst vieler biochemischer Prozesse des Organismus mit hoher Genauigkeit. Dies ist bis heute noch kaum erfolgt, weil geeignete Technologien fehlen, um beispielsweise schnell und spezifisch biochemische Stoffwechselprozesse in lebenden Zellen erkennen und die Vorgänge räumlich und zeitlich quantifizieren zu können. In sieben Teilprojekten sollen unter Anwendung innovativer und physikalischer Techniken neue Chemikalien und Proteine entwickelt werden, die es ermöglichen, Informationen über Reaktionen in den Zellen zu liefern. Damit sollen unter anderem auch neue Erkenntnisse über die nähere Umgebung von Membranproteinen gewonnen werden. Parallel zu den Forschungsprojekten soll eine Plattform für chemisches Screening (ACCESS) aufgebaut werden, die Wissenschaftlern aus der Schweiz zur Verfügung stehen wird. Sie soll die Entwicklung einer neuen Generation von Molekülen mit biologischen Wirkungen ermöglichen.

Prof. Dr. Karl Gademann von der Universität Basel wird ein Teilprojekt leiten, welches sich der Identifizierung von aktiven und selektiven chemischen Verbindungen widmet, die als molekulare Werkzeuge in der Biologie eingesetzt werden können. Der NFS wird von der Universität Genf als Leading House (Prof. Dr. Howard Riezman) und der EPF Lausanne als Co-Leading House (Kai Johnsson) getragen. Die Teilprojekte werden von Forschenden der Universität Genf, der EPF Lausanne und der Universitäten Bern und Basel geleitet.

- Der Nationalen Forschungsschwerpunkt (NFS) Quantenwissenschaft und -technologie (NFS QUANTUM) untersucht ein breites Spektrum von Forschungsthemen aus dem Bereich der Quantenphysik. Die Quantenmechanik ist einerseits die Basis von Technologien wie Natel, Laser, Kernspintomograph. Andrerseits ist es in den letzten Jahren gelungen, Quanteneffekte in Hybridsystemen von Photonen, Atomen und Festkörpern in immer reinerer Form herauszupräparieren und Experimente auszuführen, die in der Anfangszeit der Quantenmechanik den Status von Gedankenexperimenten hatten. Der aus den drei Modulen Spektroskopie von "Quantensystemen", "Quantenverschränkung" und "hybride Quantensysteme" bestehende NFS wird in interdisziplinärer Zusammenarbeit von Forschungsgruppen aus der Physik, Chemie und Informatik Fragestellungen der modernen Quantenwissenschaft untersuchen. Potentielle Anwendungen haben die gewonnenen Erkenntnisse in der Quanteninformationstheorie (Quantencomputer), im Bereich ultrasensitiver Messmethoden (nano- und optomechanische Systeme) sowie neuartiger, sehr flexibel und universell kontrollierbarer Modellsysteme aus kalten Atomen.

Die Universität Basel ist im NFS QUANTUM massgeblich, nämlich durch insgesamt fünf Projektleiter vertreten. Prof. Dr. Christoph Bruder und seine Gruppe studieren quantenmechanische Verschränkung in supraleitenden und nanomechanischen Quantensystemen. Prof. Dr. Daniel Loss und seine Gruppe beschäftigen sich mit einem breiten Spektrum theoretischer Fragen: neben der Weiterentwicklung des von ihm vorgeschlagenen Spin-Quantenbits, also Baustein eines Quantencomputers, liegen die Forschungsschwerpunkte insbesondere im Bereich der Quanteninformation und Quantenkohärenz in Halbleiter-Quantensystemen. Prof. Dr. Martino Poggios Gruppe untersucht experimentell das Quantenverhalten von kleinen mechanischen Strukturen. Prof. Dr. Christian Schönenbergers Gruppe beschäftigt sich unter anderem mit der experimentellen Realisierung von Quellen quantenmechanisch verschränkter Teilchen (sogenannter `Entangler'). Und Prof. Dr. Dominik Zumbühls Gruppe untersucht mit experimentellen Methoden Spin-Quantenbits, Spin-Photon Schnittstellen und neue, kohärente Quantenzustaende in Festkörper-Nanosystemen. Leading House ist die ETH Zürich (Prof. Dr. Klaus Ensslin). Zusätzlich sind Forschungsgruppen der Universität Genf, ETH Lausanne und des IBM Forschungszentrum Rüschlikon beteiligt.

- Der NFS TransCure - von der Transportphysiologie zu therapeutischen Ansätzen möchte durch eine geschickte Integration der Disziplinen Physiologie, Strukturbiologie und Chemie neue therapeutische Strategien für die Behandlung der wichtigsten Krankheiten entwickeln. Membranproteine, insbesondere Transportproteine und Ionenkanäle, stellen potenziell bedeutsame Targets für die Entwicklung von Wirkstoffen zur Behandlung menschlicher Krankheiten dar. Aufgrund der methodischen Problematik bei der Arbeit mit Membranproteinen ist dieses Potenzial bisher jedoch weitgehend ungenutzt geblieben. Transportproteine und Ionenkanäle sind in den Zellen für die Kontrolle des Ein- und Austritts lebenswichtiger Stoffe und Medikamente zuständig. Ihr "richtiges" Funktionieren spielt deshalb eine bedeutende Rolle bei allen physiologischen Prozessen im menschlichen Körper. Fehlfunktionen werden in Verbindung mit Krankheiten wie Diabetes, Bluthochdruck, Osteoporose, Neurodegenerationen sowie Herz- und Krebserkrankungen, gebracht. Forschungsgruppen aus 18 Laboratorien arbeiten daran, das Verständnis von Strukturen und Mechanismen dieser Proteine zu vertiefen mit dem Ziel, dass neue Medikamente zur Behandlung von Krankheiten entwickelt werden können.

Die Universität Basel ist im NFS TransCure durch die Gruppe von Prof. Dr. Henning Stahlberg beteiligt. Leading House ist die Universität Bern (Prof. Matthias A. Hediger), Zudem sind Forschende der Universitäten Lausanne und Zürich sowie die ETH Zürich und das Laboratory of Experimental Oncology (IOSI) Bellinzona beteiligt.

- Der NFS Synaptische Grundlagen psychischer Krankheiten hat zum Ziel, die neurobiologischen Mechanismen psychischer und kognitiver Störungen aufzudecken, die Entstehungsprozesse dieser Erkrankungen besser zu verstehen und die Entwicklung von effizienteren und eventuell heilenden Behandlungen zu ermöglichen. Psychische und kognitive Störungen sind eine grosse Belastung für Mensch, Gesellschaft und Wirtschaft. Die ihnen zugrunde liegenden neuronalen Mechanismen sind aber noch weitgehend unbekannt. Die Forschungsvorhaben sind an der Schnittstelle zwischen präklinischer Forschung und klinischer Entwicklung angesiedelt und verbinden die Neurowissenschaften mit der Psychiatrie. Dabei legt der NFS bewusst eine Schnittstelle durch das Therapiegebiet der "Mentalen Erkrankungen", die in dieser Form noch nie angedacht wurde. Er beinhaltet sechs Teilprojekte und vier damit verbundene kohortenbasierte klinische Projekte. Der NFS soll schliesslich auch dazu beitragen, eine neue Generation von Psychiatern auszubilden, die zum einen über eine hohe klinische Kompetenz verfügen und zum anderen gute Kenntnisse von den neurobiologischen Grundlagen der psychischen Funktionen und Dysfunktionen haben.

Die Universität Basel und das universitäre Kompetenzzentrum Neuroscience Network Basel (NNB) sind im NFS Synaptische Grundlagen psychischer Krankheiten durch die Forschungsgruppen von Prof. Dr. Andreas Papassotiropoulos, Prof. Dr. Dominique de Quervain und Prof. Dr. Peter Scheiffele, die sowohl Teilprojekte als auch Forschungsplattformen leiten werden, vertreten. Beteiligt sind auch die Forschungsgruppen von Prof. Dr. Pico Caroni und Prof. Dr. Andreas Lüthi vom Basler Friedrich Miescher Institut. Leading House ist die ETH Lausanne (Prof. Pierre Magistretti), die Universitäten Genf und Lausanne sind Co-Leading House. Zudem sind Forschende des Universitätsspitals Lausanne beteiligt.

Hans Syfrig Fongione | idw
Weitere Informationen:
http://www.unibas.ch

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