Im fakultären Zentrum Center of Molecular Interactions in Biomedicine and Biotechnology (C-MIBB) werden Wechselwirkungen zwischen Molekülen, Zellen und Zellverbänden untersucht. Das Verständnis dieser grundlegenden Wechselwirkungsprozesse ist der Ausgangspunkt der Lebenswissenschaften und erlaubt es, diese in biotechnologischen Prozessen und biomedizinischen Anwendungen zu nutzen.
Stand innerhalb der Universität Leipzig
Das C-MIBB stellt einen integralen Bestandteil der Forschungsprofilbereiche „Komplexe Materie“ und „Molekulare und zelluläre Kommunikation in Therapie und Diagnostik“ der Universität Leipzig dar. Es bestehen enge Kooperationen zur Medizinischen Fakultät, Fakultät für Chemie und Mineralogie und Fakultät für Physik und Geowissenschaften. Durch den Übergang des Instituts für Pharmazie an die Medizinische Fakultät und dessen Neuausrichtung wird die enge Kooperation mit der Medizinischen Fakultät noch weiter ausgebaut. Die große Mehrheit der im Forschungszentrum beteiligten Arbeitsgruppen sind zudem Mitglieder des Biomedizinisch-Biotechnologischen Zentrums (BBZ) der Universität. Über gemeinsame Professuren, die ebenfalls an den Arbeiten im Forschungszentrum beteiligt sind, besteht eine intensive Zusammenarbeit mit außeruniversitären Partnern in Leipzig wie dem Helmholtz-Zentrum UFZ, dem Helmholtz-Institut HI-MAG, dem Leibniz-Institut IOM und dem Fraunhofer-Institut IZI.
Fokusthemen
Die Entwicklung neuer Enzyme, Bioprozesse sowie Enzymsubstrate und das bessere Verständnis der Enzym-Substrat-Wechselwirkung bilden einen Schwerpunkt der Forschungsarbeiten. Ungewöhnliche Translationssysteme werden untersucht, um Plastizität und Modulierbarkeit der Genexpression in der Anwendung besser zu verstehen. Darüber hinaus werden klassische Translationssysteme manipuliert, um artifizielle Bausteine durch Biosynthese in Proteinen einbauen zu können und dadurch neuartige Funktionalitäten in
Proteinen zu integrieren. Durch gezielte biochemische Modifizierungen werden Enzyme, Enzymkomplexe, mikrobielle Zellen oder Zellverbänden so verändert, dass deren Wirkungsweise und Aktivität in biotechnologischen Prozessen Anwendung finden können.
Die Forschungsarbeiten dieses Schwerpunkts verfolgen die Synthese neuer Materialsysteme und die Entwicklung von Oberflächenmodifizierungen auf Basis synthetischer und natürlicher Polymere und bioorganischer Moleküle. Wir arbeiten an neuen, biohybriden Materialien und versuchen dabei, aktive Prinzipien aus der Natur in neue, innovative Materialien
und Technologien zu integrieren. Diese sollen dann bei der Herstellung neuer Sensor- und Analyseverfahren und NanoMicro-Technologieplattformen im biomedizinischen und biotechnologischen Bereich, aber auch in der Umweltdiagnostik eingesetzt werden. Die Arbeiten richten sich auch auf die Bereitstellung von biomimetischen Zellkulturträgern und die Entwicklung von Wirkstoff-Freisetzungssystemen für in-vitro- und in-vivo-Anwendungen. Außerdem generieren wir synthetische Schalter auf RNA-Basis werden und untersuchen deren Verwendung als Biosensoren.
Ein anderer Schwerpunkt bildet die Arbeit an und mit Transmembranrezeptoren und Zelladhäsionsstrukturen. Diese erlauben die Kommunikation und Interaktion zwischen Zellen und Geweben sowie in das Zellinnere. Es werden die Dynamik dieser Prozesse charakterisiert und Analyseverfahren zur deren Beschreibung entwickelt. Weiterhin wird die Bedeutung einzelner Membranrezeptoren für die Zellantwort auf externe Stimuli in normalen und pathologisch veränderten Situationen untersucht. Dies spielt insbesondere für das Verständnis der Wirkungsweise bekannter und die Entwicklung neuartiger Medikamente und Therapiekonzepte eine große Rolle.
Wirkstoffe mittlerer Größe, sogenannte „mid-sized drugs“ sind aktuell im Fokus der Wirkstoffentwicklung und ein weiterer wesentlicher Bestandteil des Forschungszentrums. Diese schließen die Lücke zwischen kleinen, überwiegend chemisch hergestellten Molekülen und Antikörpern. Hierzu zählen Peptide, kleine Proteine und Ribonukleinsäuren. Die Arbeiten dazu beschäftigen sich mit der Herstellung mittels biologischer und bioorganischer Methoden sowie deren Charakterisierung und Stabilisierung für biotechnologisch und biomedizinischen Fragestellungen. Darüber hinaus sind sie Werkzeuge und Sonden, um biologische Prozesse zu verstehen, da sie z. B. mit Sonden versehen werden können, die eine biophysikalische Untersuchung erlauben. Die aktuelle Entwicklung von RNA-basierten Corona-Impfstoffen zeigt dabei das große Anwendungspotential dieser Nukleinsäure. Im C-MIBB werden Methoden entwickelt, Struktur-Funktionsbeziehungen von RNA in vitro und in vivo besser zu verstehen und robuste bioinformatische Vorhersagen funktionaler RNA-Moleküle zu ermöglichen.
Perspektiven der Forschung
Das C-MIBB ist aktuell mit seinen Forschungsarbeiten an zahlreichen größeren Forschungsverbünden beteiligt (z.B. SFB-TR67, SFB 1052, SFB 1423, DFG FOR 2177 InCheM, SPP 1782, SPP 1782, SPP 1623, Wachstumskern BioSAM, BMBF-BioÖkonomie2030, P4SB
Horizon2020). Auch in Zukunft werden die Arbeitsgruppen aktiv an der Etablierung neuer Forschungsverbünde in den Fokusthemen mitwirken.