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Die Kunst der biologischen Selbstverformung

Elisabeth Fischer-Friedrich. Foto: Biotec via TU Dresden

Elisabeth Fischer-Friedrich. Foto: Biotec via TU Dresden

Heisenberg-Professorin Fischer-Friedrich ist in Dresden den Morphing-Terminator-Tricks der Zellen auf der Spur

Dresden, 23. April 2023. Wenn sich der Morphing-Killerroboter T 1000 im Kinofilm „Terminator 2“ verformt hat, dann sah das damals ziemlich neuartig aus. Tatsächlich aber beherrscht die Natur solche Morphing-Tricks schon seit Jahrmillionen: Tagtäglich verformen sich weiße Blutkörperchen, um sich in unserem Körper fortzubewegen, oder legen sich andere Zellen eine Wespen-Taille zu, um sich zu teilen. Wie das eigentlich funktioniert, erforscht eine neue Heisenberg-Professorin am Dresdner Exzellenz-Zentrum für die „Physik des Lebens“ (Pol): Elisabeth Fischer-Friedrich hat sich auf auf ein interdisziplinäres Teilgebiet der Physik spezialisiert, die eben diese Verformungen aktiver Biomaterialien beschriebt: die biologische Kontinuumsmechanik. Das geht aus einer Mitteilung der TU Dresden hervor, an dem das Pol-Zentrum angedockt ist.

Molekulare Kraftgeneratoren treiben Formgebung an

„Im Gegensatz zu unbelebten Materialien, die durch äußere Kräfte geformt werden, werden zelluläre Verformungen durch interne molekulare Kraftgeneratoren angetrieben.“, erklärt Professorin Elisabeth Fischer-Friedrich. „Als solche sind Zellen ein aktives Material mit ungewöhnlichen mechanischen Eigenschaften. Die physikalischen Kräfte, die notwendig sind, um ein festes Material zu verformen, werden in einem Bereich der Physik beschrieben, der Kontinuumsmechanik genannt wird. Um zu verstehen, wie Zellen ihre Form regulieren, müssen die Beschreibungen der klassischen Kontinuumsmechanik erweitert werden, um die besonderen Eigenschaften des lebenden Materials einer Zelle oder eines Gewebes, zu berücksichtigen.“

Bisher Nachwuchsgruppe geleitet

Elisabeth Fischer-Friedrich hatte ursprünglich in in Leipzig und Edinburgh Physik studiert und sich dann auf die biologische Physik spezialisiert. Darüber promovierte sie dann an der Uni des Saarlandes und am Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systems (MPI-PKS) in Dresden. Nach einer Postdoc-Phase als Nachwuchswissenschaftlerin am Weizmann-Institut in Israel leitete sie ab 2019 am Pol-Zentrum Dresden eine Nachwuchsforschungsgruppe, die sich bereits auf die Mechanik von aktiven Biomaterialien fokussierte.

Blick auf Moleküle, Zellen und Gewebe

Im Zuge des Heisenberg-Programms hat sie nun von der „Deutschen Forschungsgemeinschaft“ (DFG) den finanziellen Zuschlag für eine Professur erhalten. „Die Heisenbergprofessur gibt ihr nun die Möglichkeit, ihre Forschungsgruppe langfristig in Dresden zu etablieren und sich in die Lehre an der TU Dresden einzubringen, vor allem durch den neuen Masterstudiengang Physics of Life“; hieß es von der Uni. In ihrer Forschung will sich Fischer-Friedrich unter anderem darauf konzentrieren, wie sich biologisches Material auf molekularer, zellulärer und Gewebe-Ebene verformt und welche Rolle dabei beispielsweise Membranen und Zellskelette spielen. Letztlich erhoffen sie und ihre Kollegen sich davon neue Erkenntnisse für den Kampf gegen Krebs und über die Formgebung von Organen.

Quelle: TUD

Repro: Oiger, Original: Madeleine Arndt