Institutsübergreifende Forschungsinitiativen

Ein Atlas des B-Zell-Repertoires

Die Antikörperproduktion der B-Lymphozyten ist Teil des adaptiven Immunsystems höherer Lebewesen. Ein wesentliches Element der Schutzwirkung des Immunsystems ist dabei die Diversität des B-Zellen-Antigen-Rezeptor-Repertoires im Zusammenwirken mit der Expansion antigen-spezifischer B-Zellen. Das Ziel des Forschungsprojekts mit dem Titel „Towards an Atlas of the B Cell Repertoire“ des Max-Planck-Instituts für Infektionsbiologie (Berlin) und des Max-Planck-Instituts für molekulare Genetik (Berlin) ist die repräsentative Messung, Charakterisierung und bioinformatische Analyse der Diversität des Antigen-Rezeptor-Repertoires auf Einzelzellebene in Mäusen. Aus den Daten soll ein Atlas des Antikörper-Repertoires entstehen, der für daran anknüpfende Forschungsaktivitäten in Form einer Datenbank veröffentlicht wird. Das Vorhaben wird für eine Laufzeit von zwei Jahren aus Mitteln des zweckgebundenen Privaten Vermögens der MPG gefördert.

Studien zur mikrobiologischen Korrosion von Eisen

Die bakterielle Korrosion von Eisen und Stahl stellt ein Problem dar, das in industriellen Wassersystemen und insbesondere in der Öl- und Gasindustrie anzutreffen ist. Dieses Phänomen ist seit siebzig Jahren bekannt, wurde aber mikrobiologisch und elektrophysiologisch immer noch nicht richtig verstanden. Durch eine Zufallsentdeckung wurden Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für marine Mikrobiologie (Bremen) auf bisher unbekannte Bakterien aufmerksam, die eine wichtige Rolle bei der Biokorrosion von Eisen spielen und neue Einblicke in die Mechanismen geben könnten. Diese Entdeckung wird im Rahmen einer Institutsübergreifenden Forschungsinitiative der Max-Planck-Institute für Eisenforschung (Düsseldorf), für molekulare Genetik (Berlin) und für marine Mikrobiologie (Bremen) weiter verfolgt. Die beteiligten Max-Planck-Institute vereinen die notwendige Expertise, um das interdisziplinäre Projekt zum Erfolg zu bringen. Das Vorhaben wird für eine Laufzeit von vier Jahren und sieben Monaten aus dem Strategischen Innovationsfonds gefördert.

Kryoelektronen-Mikroskopie: von Zellen zu Molekülen

Zellen bestehen aus zahlreichen Proteinkomplexen und supramolekularen Strukturen von vielfältiger Komplexität. Einige von diesen können isoliert und mit den gängigen Methoden der strukturellen Molekularbiologie studiert werden. Andere hingegen lassen sich nur in ihrem zellulären Kontext untersuchen. Die Kryo-Elektronenmikroskopie in Kombination mit geeigneten Verfahren der Mustererkennung besitzt hingegen das einzigartige Potential, das zellulare Proteom in-situ sichtbar zu machen. Im Gegensatz zur konventionellen Elektronenmikroskopie und seiner mehr groben Probenpräparation wird mit der Kryo-Elektronenmikroskopie das Risiko von Artefakten als Folge der Probenvorbereitung vermieden. In einer Institutsübergreifenden Forschungsinitiative zwischen dem Max-Planck-Institut für Biochemie (Martinsried) und dem Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (Dresden) werden innovative Ansätze verfolgt, die Verfahren der Kryo-Elektronenmikroskopie zu verfeinern und zu Standardverfahren zu entwickeln. Das Projekt wird in Form einer zweijährigen Anschubfinanzierung aus dem Strategischen Innovationsfonds unterstützt.

Kollektive Phänomene in der Festkörper- und Materialphysik

Zur Stärkung der Zusammenarbeit und einer besseren Vernetzung von Theorie und Experiment haben das Max-Planck-Institut für chemische Physik fester Stoffe (Dresden) und das Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme (Dresden) eine gemeinsame Arbeitsgruppe zum Thema „Kollektive Phänomene in der Festkörper- und Materialphysik“ eingerichtet. Die an der Arbeitsgruppe beteiligten Wissenschaftler werden ihren Fokus auf die Anwendung der "Extended Dynamical Mean Field Theory" für Schwere Fermionensysteme richten. Die Laufzeit beträgt fünf Jahre.

Computational Psychiatry and Ageing Research: A Joint Initiative of the Max Planck Society and University College London

Zur Förderung des wissenschaftlichen Austausches zwischen der MPG und dem University College London (UCL) im Bereich der Verhaltensneurowissenschaften wurde eine Forschungskooperation mit dem Fokus auf kognitives Altern und Psychopathologie gestartet. Ein weiteres Ziel dieser Initiative ist die Einrichtung eines gemeinsamen Forschungsprogramms zur Entwicklung und Anwendung von Rechenmethoden, die das Verständnis von alternsbedingtem Verhalten und mentalen Erkrankungen verbessern sollen. Die Forschungsaktivitäten sollen von einem Besuchs- und Fellowship-Programm sowie durch ein studentisches Austauschprogramm begleitet werden. Zur Umsetzung des Vorhabens werden dem Max-Planck-Institut für Bildungsforschung (Berlin) voraussichtlich Mittel der Max-Planck-Förderstiftung zunächst für eine Laufzeit von zwei Jahren bereitgestellt.

Erdsystem-Netzwerk für integrierte Modellierung und Bewertung (ENIGMA)

Für die im Januar 2006 bewilligte Institutsübergreifende Forschungsinitiative ENIGMA konnten nach positiver Bewertung des Zwischenberichts die Mittel für die Restlaufzeit des Vorhabens freigegeben werden. Mit ENIGMA verfolgen die Max-Planck-Institute für Biogeochemie (Jena), für Chemie (Mainz) und für Meteorologie (Hamburg) gemeinsam mit dem Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung (PIK) einen integrierten Modellierungsansatz zur Erforschung des Erdsystems. Der Schwerpunkt des Vorhabens liegt bei der Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen menschlichen Aktivitäten, Landökosystemen, Ozeanen und der Atmosphäre.

Identifikation klinischer Marker und Wirkstoffentwicklung durch umfassende genomische Analyse des Lungen-Adenokarzinoms

Das Adenokarzinom ist die häufigste Form des Lungenkrebses, der weltweit häufigsten Todesursache. Mit der neuen Institutsübergreifen Forschungsinitiative, die Teil des Clinical Lung Cancer Genome Project (CLCGP) ist, wollen das Max-Planck-Institut für neurologische Forschung (Köln) und das Max-Planck-Institut für Biochemie (Martinsried) dem Lungenkrebs systematisch entgegentreten. In dem Vorhaben sollen die Genome von 600 Adenokarzinomen in großer analytischer Tiefe charakterisiert werden, um neue prädiktive und prognostische Marker sowie therapeutische Targets zu identifizieren. Das Vorhaben wird für eine Laufzeit von etwa anderthalb Jahren aus dem Strategischen Innovationsfonds gefördert. (Laufzeit: 2009-2015)

Max Planck Research Network Cognition (Maxnet Cognition)

Mit jeweils unterschiedlichen Blickwinkeln betreiben mehrere Institute der Max-Planck-Gesellschaft Spitzenforschung auf dem Gebiet der Kognitions- und Neurowissenschaften. Das neu gegründete sektionsübergreifende Forschungsnetzwerk unter der Koordinierung der drei Max-Planck-Institute für Psycholinguistik (Nijmegen), für Bildungsforschung (Berlin) und für Kognitions- und Neurowissenschaften (Leipzig) soll die Kooperation und Koordination zwischen den verschiedenen Netzwerkpartnern fördern und das Engagement der Max-Planck-Gesellschaft auf diesem Gebiet erheblich verstärken. Zu den wichtigsten Formen der Zusammenarbeit gehören öffentliche Foren zu aktuellen Forschungsfragen, gemeinsam organisierte Konferenzen und institutsübergreifende Forschungsprojekte. Maxnet Cognition ist zunächst für eine Laufzeit von fünf Jahren eingerichtet worden und wird aus dem Strategischen Innovationsfonds des Präsidenten finanziert.

G.R.A.S.-Datenbank: ein Geno- und Phänotyp integrierender Ansatz, um Gene und biochemische Reaktionswege zu identifizieren, die am Auftreten und der Pathogenese der Schizophrenie beteiligt sind

Eine der großen Herausforderungen der Neurowissenschaften ist das Verständnis der genetischen Grundlagen von komplexen psychiatrischen Erkrankungen, wie beispielsweise der Schizophrenie. Eine Institutsübergreifende Forschungsinitiative mit dem Titel „The G.R.A.S. Data Collection“ des Max-Planck-Instituts für experimentelle Medizin und des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie (beide Göttingen) möchte den relativen Anteil genetischer Polymorphismen großer Kohorten von gut charakterisierten Schizophreniepatienten definieren, um die „Endophänotypen“ der Erkrankung zu beschreiben. Die aus dem Projekt resultierende Datenbank wird weltweit einmalig sein und verspricht eine Reihe von Fortschritten. Die Daten werden aus Sicht der Wissenschaftler die Definition biologischer Untergruppen von Schizophrenie ermöglichen, verlaufsbestimmende Faktoren entschlüsseln helfen, mehr Informationen über die potentielle Signifikanz von Genvarianten in der Humanbiologie liefern und weiteren mechanistischen Studien unter Verwendung genetischer Mausmodelle den Weg bereiten. Darüber hinaus werden die einbezogenen Patienten eine umfassende Nachsorge und Erforschung der Entstehungsgeschichte ihrer Erkrankung erfahren. Auf der Basis bereits geleisteter Vorarbeiten erhielt das Projekt für die Laufzeit von vier Jahren eine Förderung aus dem Strategischen Innovationsfonds.

Tiefe Sequenzierung des Transkriptoms zweier mariner Annelid-Arten für neurobiologische, strukturelle und vergleichende Genomstudien

Das Transkriptom - die zellspezifische Gesamtheit der exprimierten mRNA oder rRNA – gewinnt neben der bereits klassischen Genom-Sequenzierung und der Proteom-Analyse zunehmend an Bedeutung. Im Rahmen einer Institutsübergreifenden Forschungsinitiative werden das Max-Planck-Institut für Biochemie (Martinsried) und das Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie (Tübingen) das Transkriptom zweier Arten mariner Polychaeten (Vielborster, zur Klasse der Ringelwürmer gehörend) in großem Maßstab sequenzieren. In einem Fall ist das zu untersuchende Lebewesen ein Modell von wachsendem Interesse für die vergleichende und experimentelle Neurobiologie. Das Transkriptom der anderen Vielborsterart dient strukturellen Studien an großen Multiproteinkomplexen. Auf Grund der Bedeutung dieser Sequenzierdaten für die Forschung wird das institutsübergreifende Vorhaben für eine Laufzeit von drei Jahren aus dem Strategischen Innovationsfonds finanziert.

Ein Werkzeugkasten für reverse Genetik: Genfunktion und Proteinlokalisierung in Drosophila

Vollständige Genomsequenzen von Modellorganismen ermöglichen unter Zuhilfenahme von Bibliotheken molekularer Reagenzien das systematische Studium von Genfunktionen in der Zellbiologie und –entwicklung. Die als ein Max-Planck-Netzwerk vorgeschlagene Institutsübergreifende Forschungsinitiative „A reverse genetic toolkit for systematic study of function and protein localization in Drosophila“ des MPI für molekulare Zellbiologie und Genetik (Dresden) und des MPI für Biochemie (Martinsried) beabsichtigt daher die Etablierung einer umfassenden, genomübergreifenden Ressource für markierte Fosmid-Transgene speziell von Drosophila. Aus forschungsstrategischer Sicht bietet das Vorhaben die Möglichkeit, an den weltumspannenden Bemühungen in der funktionellen Genomik mitzuwirken und mit der Datensammlung eine führende Rolle zu übernehmen. Für das Institutsübergreifende Vorhaben werden den beteiligten Instituten eine Förderung für eine Laufzeit von drei Jahren aus dem Strategischen Innovationsfonds gewährt.

Toxische Proteinkonformationen und Altern

Trotz der vielfältigen Ursachen von Alzheimer, Parkinson, Polyglutamin-Erkrankungen oder Prionen-Krankheiten sind Proteinfehlfaltungen oder –agglomerationen gemeinsame Merkmale dieser neurodegenerativer Erkrankungen. Im Rahmen einer Institutsübergreifenden Forschungsinitiative befassen sich die MPI für biophysikalische Chemie (Göttingen), für molekulare Physiologie (Dortmund), für Biochemie (Martinsried) und die Max-Planck-Arbeitsgruppe für strukturelle Molekularbiologie (Hamburg) gemeinsam mit der Universität Dresden mit dieser Thematik. Unter Nutzung der modernsten Verfahren auf den Gebieten der hochauflösenden NMR- und EPR-Spektroskopie, verschiedenster biophysikalischer Methoden und der Expertise der in diesem Netzwerk kooperierenden Gruppen werden toxische Proteinerkrankungen auf molekularer und zellulärer Ebene untersucht. Die Max-Planck-Gesellschaft fördert dieses Vorhaben seit 2007 für eine Laufzeit von vier Jahren aus dem Strategischen Innovationsfonds.

Das Oxinom: Redox-Signalwege in der angeborenen Immunität

Die Proteinoxidation scheint ein bedeutender Regulationsmechanismus der Proteinfunktionen unter anderem bei der Homöostase und bei Erkrankungen zu sein. Im Rahmen einer Institutsübergreifenden Forschungsinitiative der Max-Planck-Institute für Infektionsbiologie (Berlin) und für Biochemie (München) beabsichtigen die Antragsteller, alle oxidierten Proteine an Hand der Modellfälle Sepsis und Amyotrophe Lateralsklerose (ALS), einer degenerativen Erkrankung des motorischen Nervensystems, zu identifizieren. Dazu werden alle zellulären Ziele der Oxidation durch Massenspektroskopie ermittelt. Das ambitionierte und risikobehaftete Vorhaben würde im Erfolgsfall zum ersten Mal die Relevanz der Proteinoxidation offen legen. Das Vorhaben wird für eine Laufzeit von drei Jahren aus dem Strategischen Innovationsfonds gefördert.

Altersbedingte Veränderungen im Gehirnmetabolismus beim Menschen, beim Schimpansen und bei Rhesus-Makaken

Das Rätsel der molekularen Prozesse, die zur Evolution der kognitiven Fähigkeiten des Menschen führten, wie etwa zur Sprache oder zum komplexen Sozialverhalten, ist noch ungelöst. Neben anderen Faktoren könnten Veränderungen im Gehirnstoffwechsel eine wichtige Rolle bei der Entstehung von neuen Funktionalitäten gespielt haben. Wissenschaftler des CAS-MPG Partner Institute for Computational Biology (PICB, Shanghai) werden gemeinsam mit den Max-Planck-Instituten für molekulare Pflanzenphysiologie (Potsdam) und für evolutionäre Anthropologie (Leipzig) die molekularen Mechanismen hinter den kognitiven Fähigkeiten des Menschen und deren Entwicklung im Laufe der Menschheitsgeschichte erforschen. Den Antragstellern wurde hierfür aus zentralen Mitteln Förderung gewährt.

Molekulare Strukturen im marinen mikrobiologischen Kohlenstoffkreislauf

Mit dieser Institutsübergreifenden Forschungsinitiative werden das Max-Planck-Institut für marine Mikrobiologie (Bremen) und das Max-Planck-Institut für Biochemie (Martinsried) ihre Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Umwelt-Strukturmikrobiologie weiter intensivieren. Das Ziel des gemeinsamen Vorhabens ist die Beschreibung der Wechselwirkungen von Mikroorganismen mit Polymeren in hochkomplexen marinen Proben mit bisher nicht erreichter Auflösung. Aus dieser Zusammenarbeit wird ein besseres Verständnis der fundamentalen Schritte des zentralen Kohlenstoffkreislaufs des Erdsystems erwartet. Das institutsübergreifende Projekt wird zunächst für eine Laufzeit von drei Jahren aus dem Strategischen Innovationsfonds finanziert.

Konflikte von Rechtssystemen beim Geistigen Eigentum

Eine im Jahr 2005 bewilligte instituts- und gleichzeitig institutionenübergreifende Forschungsinitiative der Max-Planck-Institute für ausländisches und internationales Privatrecht (Hamburg) und des damaligen Max-Planck-Instituts für Geistiges Eigentum, Wettbewerbs- und Steuerrecht (München) sowie den Universitäten Nottingham, Panthéon-Assas, Chicago-Kent und Uppsala befasste sich mit der Schnittstelle zwischen dem Schutz des Geistigen Eigentums und dem Privatrecht sowie damit verbundenen Fragen des Zivil- und Verfahrensrechts und des Kartellrechts. Zur Sicherstellung des erfolgreichen Abschlusses des Vorhabens in Form einer Tagung und der Präsentation der sogenannten CLIP-Principles und einer Veröffentlichung der Ergebnisse in Buchform wurde der Förderzeitraum um zwei Jahre mit entsprechender finanzieller Ausstattung aus dem Strategischen Innovationsfonds verlängert.

LCLS-ASG-Michigan-Projekt

Zur Sondierung des wissenschaftlichen Potentials von Freie-Elektronen-Lasern (FEL) etablierte sich unter der Federführung der Max-Planck-Institute für Kernphysik und für medizinische Forschung (beide Heidelberg) die sogenannte „Advanced Study Group“ (ASG) der MPG. Diese ist als Max-Planck-Initiative ein Partner innerhalb der Forschungsplattform CFEL (Center for Free-Electron Laser Science) in Hamburg, die von DESY, der Universität Hamburg und der Max-Planck-Gesellschaft getragen wird. Im Rahmen einer Institutsübergreifenden Forschungsinitiative mit dem Titel „LCLS-ASG-Michigan Project“ beabsichtigen das MPI für Kernphysik (Heidelberg) und das MPI für extraterrestrische Physik/Halbleiterlabor der MPG (Garching) gemeinsam mit der Stanford University, dem Stanford Linear Accelerator Laboratory (SLAC) und der Western Michigan University eine nächste Generation von Messkammer für den Einsatz an Freie-Elektronen-Lasern aufzubauen. Die bisherigen wissenschaftlichen Erfolge in den Bereichen der ultraschnellen Quantendynamik, der Nanoplasmen und der Cluster- und Festkörperphysik waren ausschlaggebend dafür, den Antragstellern für den Aufbau und Betrieb einer neuen Messkammer für einen Zeitraum von sieben Jahren Mittel aus dem Strategischen Innovationsfonds zur Verfügung zustellen.

Petawatt Field Synthesizer (Zweiter Projektabschnitt)

Das Projekt „Petawatt Field Synthesizer (PFS)“ des MPI für Quantenoptik (Garching) mit Beteiligung von in- und ausländischen Universitätsinstituten wurde im September 2005 bewilligt. Im Rahmen dieser Institutsübergreifenden Forschungsinitiative soll in Garching die erste kompakte Petawatt-Lichtquelle der Welt errichtet werden. Nach seiner Fertigstellung wird der PFS völlig neue Forschungsmöglichkeiten im Bereich der Atom-, Molekül- und Laserwissenschaften eröffnen. Darüber hinaus wird der PFS zusammen mit dem in Hamburg entstehenden Freien-Elektronen-Laser XFEL Deutschland an die vorderste internationale Front auf dem Gebiet der Physik mit Licht katapultieren. Eine Anfang 2008 durchgeführte Zwischenbegutachtung des Projekts erbrachte eine exzellente Bewertung der vorliegenden Forschungsergebnisse, so dass weitere Finanzmittel für die restliche Laufzeit aus dem Strategischen Innovationsfonds freigegeben werden konnten.

MaxNetAging Research School (MNARS)

Laufzeit: 7 Jahre, 2009-2015 Das virtuelle Max-Planck-Netzwerk MaxNetAging ist im Jahr 2007 unter der neuen Federführung des MPI für demografische Forschung (Rostock) fortgesetzt worden. Eine wichtige Komponente des Netzwerks war dabei die verstärkte Einbindung von Nachwuchswissenschaftlern, damit diese vom intellektuellen Umfeld und den Kontakten mit herausragenden Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Netzwerks für ihre eigene Forschung profitieren können. Die jetzt vor diesem Hintergrund gestartete MaxNetAging Research School (MNARS) wird die spezifische Ausbildung der Doktoranden während ihrer Dissertation auf dem Gebiet der Alternsforschung komplementär ergänzen und die gewünschte interdisziplinäre Breite bieten. Das Ausbildungs- und Stipendienprogramm fördert eine begrenzte Anzahl von Doktorandinnen und Doktoranden sowie Postdocs am MPI für demografische Forschung und an anderen GSHS-Instituten, die sich am MaxNetAging beteiligen. Die Finanzierung des Netzwerks erfolgt für eine Laufzeit von sieben Jahren aus Mitteln des Strategischen Innovationsfonds.

Erforschung der Biodiversität der Pilze

Mit der Institutsübergreifenden Forschungsinitiative „Fungal Biodiversity“ soll das Thema Biodiversität breiter in der Max-Planck-Gesellschaft verankert werden. Der Fokus des gemeinsam vom Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung (Köln) und vom Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie (Marburg) beantragten Projekts richtet sich darauf, die pilzliche Biodiversität, Phylogenie und Entwicklung durch den Einsatz vergleichender und funktioneller Genomanalysen entscheidend voran zu bringen. Das Ziel der Wissenschaftler ist es, eine international führende Rolle auf diesem Gebiet einzunehmen. Das Thema soll auf der Grundlage von zwei Selbständigen Nachwuchsgruppen an den beteiligten Max-Planck-Instituten bearbeitet werden. Aufgrund der strategischen Bedeutung für die Max-Planck-Gesellschaft wird die Institutsübergreifende Forschungsinitiative aus Mitteln des Strategischen Innovationsfonds für eine Laufzeit von fünf Jahren unterstützt.

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