Profilschwerpunkte

Der Profilschwerpunkt wird getragen von zwei zentralen wissenschaftlichen Einrichtungen mit sehr unterschiedlicher inhaltlicher bzw. methodischer Ausrichtung, die gleichermaßen zur Profilbildung der UDE beitragen: das Zentrum für Medizinische Biotechnologie (ZMB) und das Erwin L. Hahn Institute for Magnetic Resonance Imaging (ELH).

Mit den unterschiedlichen wissenschaftlichen Schwerpunkten bildet jede Einrichtung für sich einen wichtigen Aspekt der Forschung in den Biomedizinischen Wissenschaften ab und stellt jeweils eine Säule des Profilschwerpunktes dar, die über die Forschung am UK Essen verbunden werden. Während im ZMB die Forschung in den drei übergreifenden Schwerpunkten i) Onkologie, ii) Immunologie, Infektionskrankheiten und Transplantation und iii) Molekulare und chemische Zellbiologie fokussiert wird, ist die Gemeinsamkeit der ELH-Gruppen in der Entwicklung und Anwendung von neuen Methoden und Techniken der Ultrahochfeld-MRT zu finden („brain and body UHF MRI“).

Mit der Forschung in diesen beiden zentralen wissenschaftlichen Einrichtungen unter dem Dach des Profilschwerpunktes werden die an der UDE vertretenen Teilbereiche der Biomedizinischen Wissenschaften zusammengebracht und sowohl nach innen als nach außen sichtbar. Die durch interdisziplinäre Forschung gewonnenen Erkenntnisse sollen dazu beitragen, Ursachen von Volkskrankheiten zu verstehen, ihre Diagnose zu verbessern und Ansatzpunkte für neuartige Therapien aufzuzeigen.

Die Vernetzung von Vertreter*innen unterschiedlicher Disziplinen und Fakultäten fördert durch Kooperationen und vielfältige, gemeinsame interdisziplinäre Projekte, die Entwicklung von Innovationen. Aktuelle Forschungsergebnisse können direkt in die klinische Forschung bis hin zur Durchführung klinischer Studien translatiert werden.

Was die Kombination aus Grundlagenforschung am ZMB mit der UHF-MRT am ELH leisten kann, zeigten Arbeiten der Wissenschaftler*innen des Instituts für Experimentelle Immunologie und Bildgebung der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen unter der Leitung von ZMB-Mitglied Prof. Matthias Gunzer. Möglich wurde dies durch den Einsatz modernster Bildgebungs-Verfahren. Dieser Ansatz erlaubte es, ein bisher übersehenes Netzwerk aus über tausend Blutgefäßen in den Knochen von Mäusen nachzuweisen. Dieses Netzwerk verbindet das Knochenmark direkt mit der Zirkulation der Knochenhaut. Es konnte außerdem gezeigt werden, dass durch dieses neu entdeckte Gefäßsystem die überwiegende Menge sowohl des arteriellen als auch des venösen Blutes fließt. Mithilfe der ultrahochaufgelösten 7 Tesla-Magnetresonanztomographie am Erwin L. Hahn Institut konnten Hinweise auf diese neuen Transkortikalgefäße schließlich auch in einigen Bereichen der deutlich dickeren menschlichen Knochen nachgewiesen werden. Im 21. Jahrhundert noch immer neue anatomische Strukturen im menschlichen Körper entdecken, die in keinem Lehrbuch beschrieben werden – die UHF- Magnetresonanztomografie macht es möglich. Dabei zeigte Prof. Gunzer vollen Einsatz und legte sich für mehrere Stunden in das MRT-System am ELH. In der Zukunft soll nun untersucht werden, welche Rolle Transkortikalgefäße für die normale Knochenphysiologie und bei Krankheiten wie z.B. Osteoporose oder Tumoren spielen, die in den Knochen metastasieren.

Weitere Forschungshighlights der biomedizinischen Wissenschaften sind die DFG-Verbundprojekte mit Sprecher*innenschaft bzw. Co-Sprecher*innenschaft an der UDE:

SFB 1093-1/2 Supramolekulare Chemie an Proteinen

GRK 1739-2 Molekulare Determinanten der zellulären Strahlenantwort und ihre Bedeutung für die Modulation der Strahlensensitivität

GRK 2098 Biomedizin des saure Sphingomyelinase/saure Ceramidase Systems

GRK 1949-1/2 Immunantwort in Infektionskrankheiten – Regulation zwischen angeborener und erworbener Immunität

SFB 1280 Extinktionslernen

KFO 337 Phänotypische Therapie- und Immunresistenz in Krebs (PhenoTImE)

Zudem sind zwei von der DFG geförderte Emmy Noether-Gruppen im Profilschwerpunkt Biomedizinische Wissenschaften verortet. Barbara Grüner (ZMB) befasst sich intensiv mit den Mechanismen der Krebsmetastasierung und der therapeutischen Intervention, dies alles im Umfeld des Deutschen Konsortiums für Translationale Krebsforschung (DKTK) an der Medizinischen Fakultät der Universität Duisburg-Essen (UDE) am Universitätsklinikum Essen (UK Essen). Dr. Peter Koopmans (ELH) hingegen möchte die räumliche Detailschärfe in der Neurobildgebung (fMRT & DWI) verbessern und ein schichtenspezifisches Analyse-Tool und Signal­modelle entwickeln. Als Beweisgrundlage für seine Arbeit dient das Feld der Schmerzbildgebung: Er untersucht, warum wir manche Schmerzen sofort spüren, andere aber über lange Zeit bewusst ignorieren oder unterdrücken. Hier sollen die Schichten der Großhirnrinde Einsicht in die Prozesse der Informationsverarbeitung im Gehirn und im Rückenmark liefern.

In 2019 konnte mit Dr. Doris Hellerschmied (Mechanistische Zellbiologie) eine exzellente Nachwuchswissenschaftlerin an das ZMB geholt werden, die als eine von sechs Sofja Kovalevskaja-Preisträger*innen 2019 der Alexander von Humboldt-Stiftung nun ihre eigene Arbeitsgruppe an der UDE aufbaut.

Perspektivisch werden in der Kooperation mit anderen Profilschwerpunkten der UDE neue Möglichkeiten zur Zusammenarbeit gesehen. Mit der den neuen Profilschwerpunkt Wasserforschung tragenden Einrichtung, dem Zentrum für Wasser und Umweltforschung, könnte sich in Zukunft insbesondere eine Zusammenarbeit auf dem Gebiet der Naturstoffextraktion und Verwendung für die Modulation biologischer Systeme entwickeln. Der Profilschwerpunkt Nanowissenschaften bietet mit der tragenden Einrichtung CENIDE – Center for Nanointegration Duisburg-Essen weitere Kooperationsmöglichkeiten für den Schwerpunkt NanoBioMaterialien, in dem bereits jetzt Mitglieder des Profilschwerpunktes Biomedizinische Wissenschaften vertreten sind. Mit dem im Mai 2018 erfolgreich bewilligten Leitmarktprojekt „SYNGOPRO – Synergistische Effekte von Gold-Nanopartikeln und Protonenbestrahlung bei der Behandlung von Hirntumoren im Kindesalter“ konnte bereits eine erste Kooperation begonnen werden.