Ziele

Das ISAS entwickelt analytische Technologien und verbindet diese zu neuen hochleistungsfähigen Messstrategien für die Gesundheitsforschung. Ziel ist es, Analyseverfahren für eine individuell auf Patient:innen zugeschnittene Präzisionsmedizin auf den Weg zu bringen, um die Prävention, Diagnostik und (personalisierte) Therapie etwa von Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Autoimmunerkrankungen oder Krebs zu optimieren. Im Fokus der angewandten Grundlagenforschung des Instituts steht die Translation in die Klinik. Aus diesem Grund kooperieren ISAS-Forschende bereits zu einem frühen Zeitpunkt mit Partnern aus verschiedenen Universitätskliniken und der Gesundheitsindustrie.
Wann und wo entstehen im Körper Erkrankungen? Welche Kriterien sorgen dafür, dass identische Therapien bei verschiedenen Patent:innen unterschiedlich erfolgreich sind? Um die hier zugrunde liegenden physiologischen Vorgänge aufzuklären, bedarf es Analysemethoden, die gleichzeitig Informationen über verschiedene Molekülklassen wie Proteine, Lipide und Metaboliten erfassen können – und die deren räumliche und zeitliche Verteilung abbilden.
Der Kern des ISAS-Forschungskonzepts liegt daher in der 4D-Analytik. Kurz gesagt, umfasst die 4D-Analytik eine quantitative und qualitative Analyse biologischer Systeme sowie die zeit- und ortsaufgelöste Bestimmung von (Bio-)Molekülen. Am ISAS entwickeln Wissenschaftler:innen kombinierte Verfahren, bei denen komplementäre, aufeinander abgestimmte analytische Technologien – beispielsweise Massenspektrometrie und Mikroskopie – als integrative Messtrategien zum Einsatz kommen. Die mithilfe der 4D-Analytik ermittelten Informationen sind für ein tiefes Verständnis von Krankheitsursachen auf molekularer Ebene wichtig. Sie sind zudem die Basis für die Entwicklung beispielsweise neuer Screening- oder Therapiestrategien.

Forschungsprogramme

Forschungsprojekte

DFG-Graduiertenkolleg: Universitätsmedizin Essen & ISAS widmen sich Herzinfarkt-Folgeschäden

Fließt das Blut nach einem Herzinfarkt wieder, kann es die betroffenen Herzmuskelzellen regelrecht mit Sauerstoff sowie Nährstoffen überschwemmen und so Folgeschäden verursachen. Das DFG-geförderte Graduiertenkolleg „TCI repAMI“ der Universitätsmedizin Essen und des ISAS untersucht, wie Immunzellen, Blutgefäßzellen und Herzmuskelzellen dabei zusammenspielen. In elf Teilprojekten arbeiten Klinik- und Forschungsexpert:innen in Tandem-Teams zusammen, um die insgesamt 33 Doktorand:innen interdisziplinär auszubilden.

PIPMet – Phosphoinositides in Metabolic Disease: kollaboratives Projekt zur Stoffwechselforschung

PIPs, eine bestimmte Gruppe von Lipiden, spielen eine zentrale Rolle bei Übergewicht und Stoffwechselerkrankungen wie Typ-2-Diabetes. Um dieses Wissen in Zukunft für Ansätze zur Prävention und Therapie von Fettleibigkeit und damit zusammenhängenden Stoffwechselerkrankungen zu nutzen, untersuchen Forschenden aus Berlin, Dortmund und Potsdam die PIPs und ihre abbauenden Enzyme bei der Nährstoff-Signalübertragung molekular und funktionell.

Degeneration des Knochens durch Entzündung – DIONE

Was das Immunsystem mit Knochenbrüchen zu tun hat und weshalb Autoimmunerkrankungen sich negativ auf das Skelett auswirken können, untersuchen Forschende im von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Sonderforschungsbereich.

Qualität in der Bioimage SEGmentierung (QBSEG)

Um biomedizinisch Forschenden hochwertige Mikroskopie-Bildanalysesoftware mit maßgeschneiderten Lösungen zur Verfügung zu stellen, entwickeln die KI-Expert:innen am ISAS bei diesem von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projekt »QBSEG« die Open-Source-Software »Allen Cell and Structure Segmenter« weiter.

Entwicklung einer 'Leibniz Mass Spectral Imaging Library' zur Identifizierung von primären & sekundären Metaboliten

Das Ziel des Projekts ist, die erste frei zugängliche MSI-Bibliothek mit mehr als 1000 bioaktiven Verbindungsstandards auf verschiedenen Matrix-unterstützte Laser-Desorption/Ionisation (MALDI)-MSI-Plattformen zu erzeugen.

Zell-Tracking in Mikroskopieaufnahmen

Das Forschungsprojekt »Zell-Tracking in Mikroskopieaufnahmen« will neue, anspruchsvolle Algorithmen für den Zellnachweis und das Zell-Tracking entwickeln, um einige der schwierigsten Tracking-Probleme zu adressieren.

Biochemische Annotationen von Daten der bildgebenden Massenspektrometrie für den weltweiten Austausch

Die Forschungsgruppen AMBIOM und Spatial Metabolomics arbeiten zusammen an der Entwicklung eines Plug-ins für die mehrdimensionale Bildgebungssoftware napari, wodurch die Visualisierung und biochemische Annotation von MSI-Daten möglich wird.

TRR 332 – Neutrophile Granulozyten: Entwicklung, Verhalten & Funktion

Am ISAS untersuchen Wissenschaftler:innen im Teilprojekt »Phagocytic crosstalk between neutrophils and macrophages«, wie Immunzellen der Art der Phagozyten – im speziellen neutrophile Granulozyten und Makrophagen – miteinander kommunizieren.

Fast Meat Control (FMC)

Ziel von FMC ist es, ein mobiles Messinstrument zum Nachweis von Bakterien für fleischverarbeitende Betriebe zu entwickeln. Das Messgerät basiert auf einem Verfahren mittels Plasma-Gaschromatographie-Ionenmobilitätsspektrometrie (Plasma-GC-IMS).

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