23. Juli 2010

113

zellulären Selbstmordprogramms entdeckt und bislang unbekannte Wechselwirkun-
gen mit Überlebensmechanismen der Zelle aufgedeckt werden.
Die in experimentellen Untersuchungen im Reagenzglas (in vitro) oder im
lebenden Organismus (in vivo) gewonnenen quantitativen Daten werden in mathe-
matischen Modellen benutzt, um biologische Vorgänge realitätsnah im Computer (in
silico) zu simulieren. Anschließend kann man nun in der Computersimulation ein-
zelne Versuchsbedingungen verändern und die vorhergesagten Ergebnisse mit neuen
Experimenten vergleichen und ein neuer Verbesserungszyklus für die Modellent-
wicklung beginnt. Auf diese sich stetig rückversichernde Weise kann man sich lang-
sam an ein ganzheitliches Verständnis der biologischen Prozesse, wie sie im Organis-
mus tatsächlich ablaufen, herantasten.
Die systembiologische Forschung stellt daher besondere Anforderungen an
die beteiligten Wissenschaftler und an die zur Quantifizierung der biologischen
Prozesse eingesetzten Technologien. Bereits 2004 wurde durch Unterstützung der
Klaus-Tschira-Stiftung, des Landes Baden-Württemberg, der Universität Heidel-
berg, des DKFZ, des EMBL des Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung
das erste Forschungsprogramm in der Systembiologie am Universitätsstandort Hei-
delberg etabliert. Das Zentrum für Modellierung und Simulation in den Biowissen-
schaften (BIOMS) widmet sich dabei insbesondere der Förderung von jungen
Nachwuchswissenschaftlern auf dem Gebiet der Systembiologie. BIOMS wird von
Willi Jäger und Ursula Kummer koordiniert und ist seit der offiziellen Eröffnung
eines der Hauptforschungsprogramme des BioQuant-Zentrums.
Das BioQuant-Zentrum zeichnet sich auf internationaler Ebene durch seine
einzigartige Technologieplattform im Bereich bildgebender Verfahren aus. Der
Schwerpunkt liegt hier auf dem Einsatz und der Weiterentwicklung vorwiegend
optischer berührungsfreier Messverfahren zur quantitativen Analyse lebender
Systeme. Integraler Bestandteil der BioQuant Technologieplattform ist das Nikon
Imaging Center, das auf Initiative von Thomas Holstein weltweit als zweites Zen-
trum nach dem in der Harvard Medical School in Boston eingerichtet worden ist
und Zugang zu mikroskopischen Systemen auf dem neuesten Stand der Technik bie-
tet. Die Auflösungsgrenze der klassischen Lichtmikroskopie reicht jedoch nicht aus,
um den molekularen Proteinmaschinen in einer Zelle bei der Arbeit zuschauen zu
können. Am BioQuant-Zentrum stehen daher mit der DKFZ-Forschungsabteilung
von Stefan Hell und der Arbeitsgruppe Einzelmolekülspektroskopie (Dirk-Peter
Herten) zukunftsweisende Methoden in der Nanoskopie zur Verfügung. Stefan
Hell gelang es, 1994 durch Entwicklung des STED (Stimulated Emission Depletion)
Nanoskopiekonzeptes Wege aufzuzeigen, wie die klassische, von Ernst Abbe erstmals
formulierte Beugungsgrenze der optischen Mikroskopie durchbrochen werden
kann.
Em anderer Weg zur Erhöhung der mikroskopischen Auflösung ist die Wahl
kürzerer Wellenlängen. Hier haben im letzten Jahrhundert die Brüder Ernst und
Helmut Ruska aus Heidelberg entscheidende Beiträge geliefert. Der Mediziner
Helmut war sehr unzufrieden mit der Tatsache, dass man Viren im Lichtmikroskop
nicht auflösen konnte. Dies gelang dem Physiker Ernst Ruska durch Bau des Elek-