Research at D-BSSE | Forschung am D-BSSE
Die deutsche Version finden Sie unten
The smallest unit of life is the cell. Its structures, functions and molecular processes characterise the cell as fundamental building block of every living organism. While unicellular organisms such as bacteria or yeast live on their own, their existence depends on interactions between themselves and their surrounding environments. In multicellular organisms, cells form tissues and organs that perform certain tasks, such as the nervous system or the immune system.
Depending on the research questions, different biological systems of varied dimensions are being studied at the D-BSSE. Scientists investigate and describe quantitatively the organisation and integration of biological systems, be it at organismal, or cellular level or even molecular level. Our experimental biologists have this systems’ focus in research. In addition, there are researchers at D-BSSE who look into developing strategies and techniques for studying, altering and designing cell (or molecular) functions for applications in medical and other biotechnological products and therapies. These are our bio-engineers and synthetic biologists. D-BSSE researchers also analyse large biological data sets (often termed ‘Big data analysts’) that result for example from genomic sequencing, to uncover patterns that lead to (or favour) diseases. These analyses are done by our computational biologists and bioinformaticians. In fact, most D-BSSE scientists perform a blend of all the above mentioned disciplines in their daily research - they work interdisciplinarily.
Research challenges
Researchers at D-BSSE investigate questions such as: How does an entire system (of one cell and its interior components or a group of cells in a tissue) interact with neighbouring systems? How do outside disturbances or internal mistakes interfere with the functional processes of the biological system, and when do these disturbances trigger disease of the cell or even its death? Which processes lead to cell disease and which parts can be intentionally edited or altered to prevent a healthy cell from turning into a cancerous state? Which patterns in the cell genome hint at aberrations in normal cell functions or disease? How can the cells' toolboxes be harvested in order to reprogram cells or make molecular medicines?
Because of the complexity of these questions, researchers with different backgrounds work together and integrate the scientific knowledge and concepts from biology and medicine, physics, mathematics, computational science, chemistry, information technology, biotechnology, bioengineering, micro-electronics and other disciplines. This interdisciplinarity is unique to the D-BSSE and the open access to in-house scientific facilities a key advantage to foster collaborations. Here, experimental biologists, engineers and computational biologists (or bioinformaticians) work together for a better understanding and towards engineering complex biological systems in order to address challenges of human health and disease as well as production processes in industry.
Next location: Teaching and education (D-floor)
This tour continues on floor D. To get there, please take one of the staircases to the left and right of the gangway; there are lifts at both ends of the gangway.
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Stellen Sie sich an die Stelle, an der sich die Passarelle teilt. Lassen Sie nun den beleuchteten Raum, in dem Sie sich befinden, auf sich wirken und halten Sie Ausschau nach Forscher:innen in ihren Laborkitteln, Studierenden an ihren Arbeitsplätzen und Mitarbeitern, die sich mit Kollegen aus anderen Fachbereichen und benachbarten Institutionen austauschen.
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Die kleinste Einheit des Lebens ist die Zelle. Ihre Strukturen, Funktionen und molekularen Prozesse charakterisieren die Zelle als Grundbaustein jedes lebenden Organismus. Während einzellige Organismen wie Bakterien oder Hefen allein leben, hängt ihre Existenz von den Wechselwirkungen zwischen ihnen und ihrer Umgebung ab. In mehrzelligen Organismen bilden Zellen Gewebe und Organe, die bestimmte Aufgaben erfüllen, wie das Nervensystem oder das Immunsystem.
Je nach Forschungsfrage werden am D-BSSE verschiedene biologische Systeme unterschiedlicher Dimension untersucht. Die Wissenschaftler am D-BSSE erforschen quantitativ die Organisation und Integration biologischer Systeme, sei es auf organismischer, zellulärer oder sogar molekularer Ebene. Unsere experimentellen Biologen haben diesen Fokus auf das 'System' in der Forschung. Darüber hinaus gibt es im D-BSSE Forscher:innen, die sich mit der Entwicklung von Strategien und Techniken zur Abänderung und Neugestaltung zellulärer und molekularer Funktionen für Anwendungen bei medizinischen und anderen biotechnologischen Produkten und Therapien befassen. Dies sind unsere Bio-Ingenieure und synthetischen Biologen. D-BSSE-Forscher analysieren auch große biologische Datensätze, die z. B. aus der Genomsequenzierung stammen. So können genetische Muster aufgedeckt werden, die zu Krankheiten führen (oder diese begünstigen). Diese "Big-Data-Analysen" werden von unseren Computer-gestützten Biologen und Bioinformatikern durchgeführt. Tatsächlich bewegen sich die meisten Wissenschaftler des D-BSSE bei ihrer täglichen Forschung in allen drei hier beschriebenen Disziplinen - sie arbeiten interdisziplinär.
Herausforderungen für die Forschung
Die Forscher des D-BSSE untersuchen Fragen wie: Wie interagiert ein biologisches System (bestehend aus einer Zelle und ihren Bestandteilen oder einer Gruppe von Zellen, die sich aneinander klammern) mit benachbarten Systemen? Wie greifen Störungen in die Funktionsabläufe des biologischen Systems ein, und wann lösen diese Störungen eine Erkrankung der Zelle oder gar ihren Tod aus? Welche Prozesse führen zu Zellkrankheiten, und welche Teile können zielgerichtet editiert oder verändert werden, um zu verhindern, dass eine gesunde Zelle in einen krebsartigen Zustand übergeht? Welche Muster im Zellgenom deuten auf Abweichungen von normalen Zellfunktionen oder auf Krankheiten hin? Wie kann der Werkzeugkasten der Zellen genutzt werden, um Zellen umzuprogrammieren oder molekulare Medikamente herzustellen?
Aufgrund der Komplexität dieser Fragen arbeiten Forscher mit unterschiedlichem Hintergrund zusammen und verbinden wissenschaftliche Erkenntnisse und Konzepte aus Biologie und Medizin, Physik, Mathematik, Computerwissenschaften, Chemie, Informationstechnologie, Biotechnologie, Bioingenieurswesen, Mikroelektronik und anderen Disziplinen. Diese Interdisziplinarität ist einzigartig für das D-BSSE und der offene Zugang zu den wissenschaftlichen Einrichtungen im Haus ein entscheidender Vorteil bei der Zusammenarbeit. Hier arbeiten experimentelle Biologen, Ingenieure und rechnergestützte Biologen (oder Bioinformatiker) zusammen, um komplexe biologische Systeme besser zu verstehen, zu verändern und zu konstruieren. Die Herausforderungen der menschlichen Gesundheit und Krankheit sowie der Produktionsprozesse in der Industrie geben den Anstoss für die Forschungsfragen.
Nächste Station: Lehre und Ausbildung (Ebene D)
Diese Tour geht weiter auf Ebene D. Um dorthin zu gelangen nehmen Sie bitte eine der Treppen, die links und rechts von der Passarelle runterführen; Lifte gibt es an beiden Enden der Passarelle.
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