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Wie aus Molekülen ein Wesen wird

Millionenfach vergrößerte 3D-Ansicht eines Fruchtfliegen-Embryos im Cave des Zentrums für Zellbiologie Dresden. Foto: Heiko Weckbrodt

Millionenfach vergrößerte 3D-Ansicht eines Fruchtfliegen-Embryos im Cave des Zentrums für Zellbiologie Dresden. Foto: Heiko Weckbrodt

Neues Zentrum für Systembiologie Dresden sucht den zündenden Funken für das Leben

Dresden, 31. Mai 2017. Internationale Genetiker, Physiker, Biologen und andere Forscher wollen in einem lichtdurchfluteten Kubus in Dresden-Johannstadt wissenschaftliches Neuland beschreiten. Sie möchten endlich wissen, was ganz genau in der Welt der Atomverbindungen passiert, wenn ein Lebewesen wächst. Womöglich, so die stille Hoffnung, erkennen sie dabei gar den zündenden Funken, der aus normaler Materie Leben macht. „Wenn wir endlich durchschauen, wie Leben auf molekularer Ebene zum Beispiel bei einer Fruchtfliege funktioniert, können wir auch uns selbst besser verstehen“, ist jedenfalls der aus den USA stammende Bioinformatik-Star Prof. Gene Myers überzeugt, der heute an der Pfotenhauerstraße das neue Zentrum für Systembiologie Dresden (CSBD) eröffnet hat.

Das neue Zentrums für Zellbiologie Dresden. gleich neben dem Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG). Foto: Heiko Weckbrodt

Das neue Zentrums für Zellbiologie Dresden. gleich neben dem Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG). Foto: Heiko Weckbrodt

Hoffnung auf neue Kampfmittel gegen Krebs

Auch die sächsische Wissenschaftministerin Eva-Maria-Stange (SPD) erhofft sie viel von diesem Ansatz: „Die Medizin will die Prozesse im menschlichen Körper in ihrer Komplexität vom kleinsten Molekül bis zum gesamten Organismus noch besser verstehen und das Wirken von Krankheiten in allen Einzelheiten erkennen, um diesen gezielt vorzubeugen oder sie effektiv und individuell behandeln zu können“, betonte sie gestern beim Eröffnungsfest. „Für diese Aufgabe wird vom Zentrum eine neue Dynamik ausgehen, dank des einzigartigen gemeinsamen Herangehens von Zellbiologen, Biologen, Genetikern, Bioinformatikern, Informatikern, Physikern, Mathematikern und der Beteiligung von verschiedenen Institutionen wie zwei Max-Planck-Instituten in Dresden und der TU Dresden.“

Bioinformatik-Star Eugene Myers ist dem Ruf nach Dresden gefolgt. Hier will er das neue Planck-Zentrum für Systembiologie aufbauen. Abb.: MPG

Bioinformatik-Star Eugene Myers ist dem Ruf nach Dresden gefolgt. Hier hat er das neue Planck-Zentrum für Systembiologie azfgebaut. Abb.: MPG

Belegschaft soll bald von 80 auf 120 Mitarbeiter wachsen

80 Mitarbeiter sind bereits angeheuert, rund 120 sollen es demnächst werden. Um die laufenden Kosten zu decken, steckt die Max-Planck-Gesellschaft jährlich rund 3,7 Millionen Euro in das neue Zentrum.

Millionenfach vergrößerte 3D-Ansicht eines Fruchtfliegen-Embryos im Cave des Zentrums für Zellbiologie Dresden. Foto: Heiko Weckbrodt

Millionenfach vergrößerte 3D-Ansicht eines Fruchtfliegen-Embryos im Cave des Zentrums für Zellbiologie Dresden. Foto: Heiko Weckbrodt

Hightech-Cave im Keller

Und schon jetzt ist der 26,5 Millionen Euro teure Neubau neben dem Max-Planck-Genetikinstitut vollgestopft mit allerfeinstem Forscherspielzeug, von dem andere Standorte weltweit nur träumen können. So hat Gründungsdirektor Myers den Geldgebern einen kleinen Supercomputer mit über 3000 Rechenkernen abgerungen. Der ist mit leistungsstarken Glasfaser-Datenkabeln mit 3D-Mikroskopen im Obergeschoss und mit einem sogenannten „Cave“ (Höhle) im Keller verbunden. Das Konzept: Legen die Wissenschaftler oben ein Fruchtfliegen-Ei unter das Spezialmikroskop mit seinen acht Kameras, generiert der Superrechner daraus fortlaufend neue interaktive räumliche Modelle vom wachsenden Organismus. Diese interaktiven Hologramme schickt der Computer nach unten in die Hightech-Höhle.

Cave-Video csbd:
 
Nicola Maghelli überwacht im neuen Zentrum für Systembiologie Dresden die Mikroskopie eines 0,5 Millimeter dünnen Fruchtfliegen-Embryos. Dabei nehmen 8 Kameras das Lebenwesen von allen Seiten auf. Die Bilder sendet er erst an einen Supercomputer und der dann weiter an die Cave. Foto: Heiko Weckbrodt

Nicola Maghelli überwacht im neuen Zentrum für Systembiologie Dresden die Mikroskopie eines 0,5 Millimeter dünnen Fruchtfliegen-Embryos. Dabei nehmen 8 Kameras das Lebenwesen von allen Seiten auf. Die Bilder sendet er erst an einen Supercomputer und der dann weiter an die Cave. Foto: Heiko Weckbrodt

Modell soll auch manipulierbar sein

Dort können 3D-bebrillte Forscher dann in Echtzeit und um das Millionenfache vergrößert räumlich anschauen, wie das Ei zur Fliege wächst – Molekül für Molekül, gesteuert von der tierischen DNA. „Verblüffend, was die Computer inzwischen alles können“, zeigte sich auch Ministerpräsident und Ex-Ingenieur Stanislaw Tillich (CDU) beeindruckt. Im nächsten Ausbauschritt ist geplant, dass die Forscher im Cave nicht nur um das 3D-Bild herum- und hineingehen können, sondern das dreidimensionale Modell auch mit Datenhandschuhen drehen und wenden können.

Laser regen die Zellkerne in lebenden Wesen unterm Mikroskop zum Leuchten an. Foto: Heiko Weckbrodt

Laser regen die Zellkerne in lebenden Wesen unterm Mikroskop zum Leuchten an. Foto: Heiko Weckbrodt

Mensch ist zu 60 % eine Fruchtfliege

Das klingt vielleicht ein wenig nach der legendären Kanone, mit der man auf Spatzen schießt. Aber dass sich die Forscher auf Fruchtfliegen und andere Winzlinge einschießen, hat gute Gründe: Einerseits entstehen bei der 3D-Live-Mikroskopie schon bei diesen einfach gestrickten Wesen enorme Datenfluten – über ein ganzes Fruchtfliegenleben lang. Da können die Systembiologen schon froh sein, dass sie dafür Technik installieren konnten, die diese Visualisierungs-Last bewältigt. Und auf der anderen Seite unterschieden wir Menschen uns ohnehin gar nicht so sehr von den angeblich so niederen Lebensformen: Spitzfindig betrachtet, ist der Mensch nämlich zu 75 Prozent eine Fruchtfliege – so stark stimmen zumindest die Erbgutinformation, also letztlich die biologischen Baupläne, bei Mensch und Fliege überein.

Autor: Heiko Weckbrodt

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