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Forschung für den Menschen

06.04.2005


Die Max-Planck-Gesellschaft veröffentlicht die Forschungsperspektiven 2005


Altern, neue Infektionskrankheiten, Gehirnforschung, Stammzellenforschung: Diese vier Themen haben bei den Wissenschaftlern der Max-Planck-Gesellschaft einen hohen Stellenwert in der Diskussion über unsere Zukunft und damit auch für jeden einzelnen Bürger. Denn wer möchte nicht wissen, wie er bis ins hohe Alter fit bleiben oder sich vor Infektionen bei Reisen in fremde Länder schützen kann? Den wissenschaftlichen Status quo der biologisch-medizinisch orientierten Forschungsschwerpunkte und die Fragestellungen der nächsten Jahre fassen die Kapitel "Gesundheit", "Altern", "Komplexes Netzwerk Gehirn", "Theorie und Modellierung" und "Biologische Strukturen" zusammen.

Kaum ein Gebiet der Biomedizin wird derzeit so kontrovers diskutiert wie die Stammzellenforschung, die einerseits große Erwartungen für innovative Behandlungsverfahren weckt, andererseits aber zu Skepsis führt. Nach Schätzungen könnte nahezu die Hälfte der Bevölkerung von der Stammzellforschung profitieren - entsprechend groß sind die Hoffnungen direkt und indirekt Betroffener. Im Mittelpunkt der Diskussion steht die Frage, ob die durch einen pathologischen Zellabbau verursachten Erkrankungen mit therapeutisch eingesetzten adulten und embryonalen Stammzellen behandelt oder gar kuriert werden können. Eine Antwort darauf geben die Wissenschaftler im Kapitel Gesundheit.


Eine der größten Zukunftsaufgaben der Medizin ist die Krankheitsprävention, um den Menschen ein möglichst langes und gesundes Leben zu ermöglichen. Hier kommt der Infektionsbiologie eine wichtige Rolle zu: Sie beschäftigt sich mit dem komplexen Zusammenspiel mikrobieller Krankheitserreger und deren menschlichem Wirt. Gerät diese Wechselbeziehung aus dem Gleichgewicht, werden pathologische Prozesse in Gang gesetzt, die nach neueren Forschungsergebnissen auch an der Entstehung von Demenzen und Herzkreislauferkrankungen mitwirken. Das in den Max-Planck-Instituten erarbeitete Detailwissen soll künftig besser zwischen Grundlagen- und praktischer Therapieforschung vernetzt werden. Die Max-Planck-Gesellschaft will daher ihr Aufgabenfeld an der Schnittstelle zwischen Grundlagenforschung und klinischer Anwendung neu definieren und klinische wie industrielle Partner in diesen Prozess einbeziehen (Kapitel Gesundheit).

Institut zur Alternsforschung

Obwohl in den industrialisierten Gesellschaften und der Dritten Welt die Menschen immer länger leben und ein höheres Durchschnittsalter erreichen, sind die genetischen wie biochemischen Mechanismen des normalen Alterns weit gehend unbekannt. Um die Wissenschaft auf diesem Gebiet in entscheidendem Maß voranzubringen, hat die Max-Planck-Gesellschaft zwei neue Forschungsinitiativen beschlossen (Kapitel Altern): Die Gründung eines Instituts zur interdisziplinären Erforschung der biologischen Grundlagen des Alterns und das "MaxNet Aging", ein auf fünf Jahre angelegtes internationales Netzwerk zur Erforschung des Alterns in den Verhaltens-, Sozial- und Geisteswissenschaften. Langfristiges Ziel des Instituts für Biologie des Alterns ist es, durch Verständnis molekularer Prozesse und exogener Einflüsse die Bedingungen für ein "gesundes Altern" zu verstehen. Untersuchungen an Modellorganismen sollen mit einer vergleichenden Genom-Analyse bei Menschen verknüpft werden. Dafür sollen in den nächsten Jahren rund 3000 über 90 Jahre alte Geschwisterpaare über ihre Lebensgewohnheiten befragt und um Blutproben gebeten werden.

Neurowissenschaften

Die vergangenen Jahrzehnte haben den Neurowissenschaften weltweit einen enormen Aufschwung verschafft. Auch die Max-Planck-Gesellschaft hat diesen Bereich zu einem Schwerpunkt ausgebaut. Folgende Fragen werden in Zukunft vorrangig erforscht: Wie entwickelt sich das Gehirn und besonders die Großhirnrinde? Was ist durch die Gene festgelegt und was wird durch Erfahrung und Lernen "eingeprägt"? Wie lassen sich kognitive Funktionen erforschen, und welche Beiträge liefern tierexperimentelle Befunde? Wie unterscheidet sich die geistige Leistungsfähigkeit in der Jugend und im Alter?

Da die neurokognitive Forschung von hochkomplexen Technologien abhängt, die jedoch nicht schlüsselfertig bereit stehen, beschäftigen sich die Wissenschaftler an den Max-Planck-Instituten auch mit der technischen Weiterentwicklung von Methoden der virtuellen Realität und der Magnetresonanztomografie. Ein Durchbruch hier würde die neurokognitive Forschung erheblich voranbringen (Kapitel Komplexes Netzwerk Gehirn).

Interdisziplinäre Zusammenarbeit

Das neue Forschungsgebiet der Systembiologie erstellt auf der Grundlage vorhandener Daten theoretische Modelle für biologische Systeme und ihr Verhalten. Die Ergebnisse werden experimentell getestet, um so Anhaltspunkte für die Verfeinerung des Modells zu erhalten. Das mit diesem Vorgehen entstehende Verständnis der Systemeigenschaften biologischer Prozesse - im Großen wie im Kleinen - hat große Auswirkungen auf die medizinische Forschung: Je klarer es ist, welche Prozesse von einer Krankheit betroffen sind, desto zielgerichteter können therapeutische Eingriffe entwickelt werden.

Verschiedene Max-Planck-Institute befassen sich heute mit komplexen Systemen und deren Eigenschaften. Mehrere Institute der Biologisch-Medizinischen Sektion arbeiten in Richtung Systembiologie. Das Verständnis der komplexen biologischen Prozesse stellt jedoch eine Herausforderung an viele naturwissenschaftliche Disziplinen dar. Die spannendsten Resultate sind durch interdisziplinäre Zusammenarbeit zu erzielen, bei der sich insbesondere Physiker, Ingenieure und Biologen einander ergänzen. Intensive Kontakte zwischen den biomedizinischen Instituten und denen der Chemisch-Physikalisch-Technischen Sektion (CPTS) sind den MPG-Experten zufolge erforderlich, um zu neuen Durchbrüchen zu gelangen. (Kapitel Theorie und Modellierung).

Die Strukturbiologie befasst sich mit dem räumlichen Aufbau der großen Moleküle - besonders mit den Proteinen, aus denen jeder Organismus besteht und die ihn überhaupt zum Leben befähigen. Ziel der Forscherinnen und Forscher ist es, möglichst die Lage jedes einzelnen Atoms in den Proteinen zu bestimmen. Das ist eine notwendige, wenn auch nicht immer hinreichende Bedingung für das genaue Verständnis der Aufgaben, die sie im Organismus übernehmen. Die Strukturen der Zellbausteine werden mit den zueinander komplementären Methoden der Proteinkristallografie, Elektronenmikroskopie und NMR-Spektroskopie bestimmt, die an Instituten der Max-Planck-Gesellschaft angewendet und weiterentwickelt werden. Besondere Aufmerksamkeit finden dabei solche Fragen, die sich den Routineverfahren der "hypothesenfreien Forschung" entziehen. Die Aufklärung von Struktur und Wirkungsmechanismen der wichtigsten Proteine und ihrer Verbände wird die Grundlagenforschung in der Max-Planck-Gesellschaft noch lange Zeit beschäftigen (Kapitel Biologische Strukturen).

Molekulare Sonden

In der chemischen Genomik werden hochspezifische Molekülsonden als leistungsfähige Werkzeuge der biologischen und biomedizinischen Forschung eingesetzt. Solche kleinen, biologisch aktiven chemischen Substanzen können aus dem Materialreservoir der Natur oder mittels kombinatorischer Chemie gefunden werden. Diese Verbindung chemischer und biologischer Methoden eröffnet einerseits für die Grundlagenforschung im Bereich der Biowissenschaften ganz neue Möglichkeiten. Andererseits kann sie einen tief greifenden Einfluss auf die Umsetzung der gewonnenen grundlegenden Erkenntnisse in den Anwendungsbereichen haben. Besser als rein genetische und molekularbiologische Verfahren erlauben die bei der chemischen Genomik identifizierten Substanzen eine systemische Untersuchung ganzer Zellen und Organismen im Hinblick auf die medizinische Relevanz biologischer Forschung. Wenn der biologische Effekt ausreichend studiert und in punkto therapeutische Relevanz geklärt ist, wird die niedermolekulare Substanz als Leitstruktur zur Entwicklung potenzieller Wirkstoffe dienen. Mehrere Max-Planck-Institute arbeiten zusammen, um solche molekulare Sonden für biologische Untersuchungen zu entwickeln (Kapitel Gesundheit).

Dr. Bernd Wirsing | Max-Planck-Gesellschaft
Weitere Informationen:
http://www.mpg.de

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