Emerging Fields: Hochinnovative Forschungsvorhaben mit Revolutionspotenzial

Krisen wie Kriege, Pandemien oder Klimaextreme destabilisieren globale Lieferketten. Doch wie wirken sie auf Ressourcennutzung, Nachhaltigkeit, Ungleichheit und gesellschaftliches Wohlergehen? REMASS adressiert diese Fragen mithilfe neuer Ansätze zur Erforschung des gesellschaftlichen Stoffwechsels, das heißt der Ressourcenflüsse, Materialbestände (zum Beispiel in Gebäuden und Infrastrukturen) sowie ihrer Leistungen für die Gesellschaft. REMASS schafft eine hochauflösende Datenbasis zum gesellschaftlichen Stoffwechsel. Diese ermöglicht es, die Resilienz des Stoffwechsels gegenüber Unterbrechungen von Lieferketten mit Big-Data-Ansätzen der Komplexitätsforschung zu quantifizieren. REMASS analysiert die Gestaltbarkeit der Ressourcennutzung in drei wichtigen Versorgungssystemen (Ernährung, Wohnen, Mobilität) und identifiziert zentrale Akteure, Entscheidungsprozesse und Machtbeziehungen.

„Die steigende Nutzung natürlicher Ressourcen treibt die Erderhitzung an, gleichzeitig bedrohen aktuelle Krisen die globalen Lieferketten. In unserer Forschung analysieren wir die Resilienz der Ressourcennutzung und Optionen ihrer nachhaltigeren Gestaltung – vielleicht finden wir sogar Kipppunkte in Richtung mehr Nachhaltigkeit und Gerechtigkeit?“, so Helmut Haberl, Koordinator, über die Ziele des Emerging Field.

Gravitation ist die Krümmung der Raumzeit: Das ist die zentrale Botschaft der Einsteinschen Relativitätstheorie, ausgedrückt in der mathematischen Sprache der Lorentzgeometrie. Diese handelt jedoch nur von der Krümmung glatter Flächen (ohne Kanten oder Spitzen), was für die Physik oft nicht ausreicht. In den letzten Jahrzehnten wurde aufbauend auf den mathematischen Theorien der Metrischen Geometrie und des Optimalen Transports ein Krümmungsbegriff für nicht-glatte Geometrien entwickelt. Unsere Forschungsgruppe konnte eine Brücke von diesem Krümmungsbegriff zur Lorentzgeometrie schlagen. Die Vision ist es, damit grundlegende offene Probleme der Physik zu bearbeiten: Singularitäten in der Relativitätstheorie und eine vereinheitlichende Sprache für bestimmte Zugänge zur Quantengravitation.

„Einsteins große Erkenntnis besagt, dass Gravitation nichts anderes ist als die Krümmung der Raumzeit. Unser Emerging Field entwickelt einen völlig neuen Zugang zur Raumzeit-Krümmung, der Anwendungen in Relativitätstheorie und Quantengravitation verspricht“, so Roland Steinbauer, Koordinator, über die Ziele des Emerging Field.

Das Gehirn von Säugetieren wird durch hochkomplexe Entwicklungsprozesse gebildet, die von tausenden Genen und deren Interaktion mit der pränatalen Umgebung gesteuert werden. Mutationen in den zugrunde liegenden Genen können eine Prädisposition für verschiedene neurologische Entwicklungsstörungen darstellen. Viele Menschen mit genetischer Veranlagung für neurologische Entwicklungsstörungen leben allerdings ein gesundes Leben. Dieses Projekt hat sich zum Ziel gesetzt, die molekularen Prozesse zu entschlüsseln, durch die ein günstiges pränatales Umfeld durch Stärkung der Brain-Resilience eine genetische Veranlagung für neurologische Entwicklungsstörungen aufheben und die Entwicklung eines gesunden Gehirns ermöglichen kann. 

„Der Zugang in diesem Projekt ist völlig neuartig, da wir die natürlichen Mechanismen der Widerstandsfähigkeit des Gehirns erforschen wollen, um die Ausprägung genetisch bedingter Veränderung der Funktion des Gehirns und des Verhaltens positiv zu beeinflussen“, so Igor Igorevich Adameyko, Koordinator, über die Ziele des Emerging Field.

Woher kommen wir? Wie sich mehrzellige Lebensformen wie Pflanzen und Tiere aus einzelligen Mikroorganismen wie Bakterien und Archaeen entwickelt haben, ist eine der grundlegendsten und am wenigsten verstandenen Fragen der Biologie. Sie lässt das Rätsel unserer Ursprünge unbeantwortet.

Ein Hinweis auf diese Frage liegt in der Entstehung einer Gruppe von Proteinen, die sich mit der DNA zu einem sogenannten „Chromatin“ zusammenfügen. Chromatin steuert die Genexpression, um die vielen Zelltypen komplexer Lebensformen zu differenzieren. Wir wissen, dass sich die Chromatinproteine bereits vor der Entstehung der mehrzelligen Lebensformen diversifiziert haben, und es ist wahrscheinlich, dass die Evolution des Chromatins das Auftreten komplexer Lebensformen ermöglichte und sie in die Lage versetzte, sich an die verschiedenen Umweltbedingungen auf dem Planeten Erde anzupassen.

Das EvoChromo-Projekt bringt drei Forschende mit interdisziplinärem Fachwissen zusammen, um ein neues Labor am Department für funktionelle und evolutionäre Ökologie der Universität Wien, dem GMI – Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und dem Institute of Science and Technology Austria (ISTA) zu bilden. Gemeinsam will das Team herausfinden, wann und wie sich das Chromatin entwickelt hat, um komplexe Lebensformen hervorzubringen.

„Unser Projekt EvoChromo wird die Ursprünge von Proteinen identifizieren, die mit dem Genom interagieren und die Evolution aller komplexen Lebensformen auf der Erde ermöglicht haben. Die Forschung in EvoChromo basiert auf neuen experimentellen Strategien und Organismen, die in einer interdisziplinären Forschungseinheit integriert werden“, so Frédéric Berger, Koordinator, über die Ziele des Emerging Field.

Das Osteosarkom ist ein aggressiver Knochenkrebs, der in der EU jährlich über 1.000 Kinder betrifft und komplexe genetische Mutationen trägt. Dies hat die Entwicklung zielgerichteter Medikamente erschwert, sodass es seit 40 Jahren keine Fortschritte in der klinischen Therapie gibt. Das Forschungsprojekt „DART²OS“ will diesen Stillstand mit einer neuartigen Krebstherapie durchbrechen, die die Kraft unseres Immunsystems nutzt. Das Team wird mit modernsten molekularbiologischen Methoden Mutationen charakterisieren, die für das Immunsystem sichtbar sind. Diese Informationen werden genutzt, um patientenspezifische Immunzellen (sogenannte TCR-T-Zellen) zu entwickeln, die Krebszellen erkennen und töten können. Über das Osteosarkom hinaus sollen damit auch Grundlagen für die Entwicklung von personalisierten TCR-T-Zell-Therapien bei anderen Krebsarten gelegt werden.

„Unser Team vereint Expert:innen aus verschiedenen Forschungsbereichen hinter einem gemeinsamen Ziel: das vielversprechende Konzept personalisierter TCR-T-Zell-Therapien für die Behandlung von Krebserkrankungen im Kindesalter nutzbar zu machen“, so Johannes Zuber, Koordinator, über die Ziele des Emerging Field.