Prof. Dr. Olivier Pertz

Wir untersuchen die räumlich-zeitliche Signalereignisse, welche die Zellmorphogenese sowie die Bestimmung des Zelltyps regulieren. Die Haupthypothese relevant für unsere Forschung ist, dass diese Signalereignisse sehr dynamisch sind, zeitlich und räumlich präzise reguliert werden, und innerhalb einer Population von Zellen sehr heterogen sein können. Eine wichtige Limitierung in unserem Forschungsbereich ist, dass diese räumlich-zeitliche Auflösung der Signalgebung von den gängigen klassischen biochemischen Methoden nicht erfasst werden, und dass sie jeweils den Durchnittswert von tausenden Zellen ermitteln oder, dass sie auf der Analyse von statischen, stationären Phasen beruhen. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, entwickeln wir neue quantitative Ansätze zur Messung sowie zur Manipulierung von Signaldynamiken in biologisch relevanten Zeit- und Längenskalen. Dazu gehören: 1. Entwerfen und Verwendung von genetisch kodierten Biosensoren, die Signaldynamiken in einzelnen lebenden Zellen messen können; 2. Mikrofabrikationstechniken, die geometrische Merkmale der extrazellulären Umgebungen nachahmen und in vivo relevante zelluläre Verhaltensweisen auslösen, oder es uns ermöglichen, unsere zelluläre Systeme dynamisch zu stören; 3. Computer Vision Methoden zur statistischen Bildanalyse, welche die komplexen Datensätze die wir generieren quantifizieren können; 4. Mathematische Modellierungsansätze welche einen biologischen Einblick in diese komplexe zelluläre Systeme erlauben. Wir verwenden speziell diese Technologien um die Regulierung der Signalgebung der Rho-GTPasen während der Zellmigration und während der neuronalen Differenzierung zu studieren. Weiter untersuchen wir wie Rezeptor-Tyrosin-Kinase-Signalwege Zellschicksal Entscheidungen regulieren sowie den Prozess der lokalen mRNA-Translation. Durch unseren multidisziplinären Ansatz erhoffen wir uns neue Einblicke zu gewinnen die bei der Bekämpfung einer Vielzahl von Pathologien wie der Regeneration des Nervensystems, Neurodegenerative Krankheiten, metastatischem Krebs oder Medikamentenresistenz helfen können. Unser Ansatz könnte uns auch erlauben, effizient das Schicksal von Stammzellen zu manipulieren.