Auf ein neuartiges biotechnologisches Verfahren zur Behandlung von Herzversagen zielt das Projekt „LIGHTHEART – Surgical optogenetic bioprinting of engineered cardiac muscle“ unter der Leitung von Daniela Duarte Campos. Hierfür wird sie Bioprinting – aus körpereigenen Zellen werden neue zelluläre Strukturen erzeugt und anschließend „gedruckt“ – mit Optogenetik kombinieren. Mit dieser Technologie können zelluläre Strukturen mithilfe von Licht zusammengefügt werden. Die Grundlage von LIGHTHEART bildet die Entwicklung eines innovativen, chirurgischen Bioprinting-Tools, mit dem aus Stammzellen gewonnenes und durch Lichteinwirkung angeordnetes Muskelgewebe direkt am Herzen erzeugt werden soll. Es soll als Ergänzung zur herkömmlichen Transplantationsmedizin neue Perspektiven für Patientinnen und Patienten eröffnen, die auf ein Spender-Herz warten, wie Prof. Duarte Campos erläutert. Mit ihrer ZMBH-Nachwuchsgruppe forscht sie auch am Exzellenzcluster „3D Matter Made to Order“ (3DMM2O), der gemeinsam von der Universität Heidelberg und dem Karlsruher Institut für Technologie getragen wird. 

Das ERC-Projekt „ENSYNC – From engineering to evolution of synthetic cells with RNA origami“ von Kerstin Göpfrich beschäftigt sich mit der Evolution von künstlichen Zellen. Ziel der Forschungsarbeiten ist es, einen Prototyp einer synthetischen Zelle herzustellen, die über ein wesentliches Merkmal von Leben verfügt – die Fähigkeit, sich weiterzuentwickeln. Im Rahmen von ENSYNC will Prof. Göpfrich eine neue molekulare Hardware entwickeln, die auf DNA- und RNA-Origami – der „Faltkunst“ für Makromoleküle in der Nanowelt – basiert und synthetische Lipidvesikel mit zellulären Funktionen ausstattet. Mit ihrer Fähigkeit, sich weiterzuentwickeln, lässt sich die Funktionalität der Vesikel und ihrer Hardware stetig verbessern. Schrittweise soll so eine künstliche Modell-Zelle entstehen, deren Bausteine zukünftig auch im kranken Organismus spezielle Aufgaben übernehmen könnten, wie die Wissenschaftlerin erläutert. Sie hat zum 1. November eine Professur am Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg übernommen und leitet weiterhin eine Arbeitsgruppe auf dem Gebiet des Biophysical Engineering am Max-Planck-Institut für medizinische Forschung. Mit ihrer Arbeit trägt Kerstin Göpfrich darüber hinaus zur Forschung am Exzellenzcluster 3DMM2O bei.

Mit der zelleigenen Antwort auf Stress befasst sich das ERC-Projekt „RiboStress – Stress-induced structural and organizational adaptations of the cellular translation machinery“, das Stefan Pfeffer leitet. Im Mittelpunkt stehen dabei die zellulären Vorgänge zur Synthese von Proteinen. Werden sie durch Stresseinfluss gestört, können frisch entstehende aber auch bereits gefaltete Proteine destabilisiert und ihrer korrekten Funktion beraubt werden oder sogar aggregieren. In seinem ERC-Projekt RiboStress will Dr. Pfeffer auf struktureller Ebene untersuchen, wie Zellen auf Stress reagieren, indem sie die Aktivität, Struktur und molekulare Organisation der Ribosomen – der zellulären Maschinerie der Proteinsynthese – umgestalten. Dazu nutzt er ein hochmodernes Verfahren der hochauflösenden dreidimensionalen Bildgebung, die Kryoelektronentomographie, mit der sich das Ribosom in seiner zellulären Umgebung auf molekularer Ebene darstellen lässt. Dr. Pfeffer ist Nachwuchsgruppenleiter am Zentrum für Molekulare Biologie der Universität Heidelberg.

Innovative Methoden der Malaria-Bekämpfung stehen im Mittelpunkt des ERC-Projekts „ReMVeC – How has the rapid scale up of malaria control in Africa impacted vector competence?“ unter Federführung von Victoria Ingham. Malaria wird von Parasiten verursacht, die mit dem Biss eines infizierten Moskitos auf den Menschen übertragen werden. Im Kampf gegen die Infektionskrankheit sind Insektizide und Medikamente die wichtigsten Hilfsmittel. Dagegen haben Moskitos sowie Parasiten jedoch Resistenzen ausgebildet und sterben nicht länger ab. Im Rahmen des ReMVeC-Projekts will die medizinische Entomologin untersuchen, wie sich die unterschiedlichen Resistenzen auf die Entwicklung der Malaria-Parasiten im Moskito auswirken. So soll ermittelt werden, wie Insektizide und Medikamente in Malaria-endemischen Gebieten bestmöglich eingesetzt werden könnten. Zudem will sich Dr. Ingham die Stressreaktion der Moskitos zunutze machen, um neue Strategien zur Minimierung von Infektionen zu entwickeln. Dr. Ingham leitet am Zentrum für Infektiologie des Universitätsklinikums Heidelberg eine vom Deutschen Zentrum für Infektionsforschung geförderte Nachwuchsgruppe.

In ihrem ERC-Projekt „ISM-METALS – Tracking galaxy evolution with precise and accurate metal abundances in the interstellar medium“ verwendet Kathryn Kreckel schwere Elemente – in der Astronomie als „Metalle“ bezeichnet – im interstellaren Medium, um grundlegende Prozesse der Galaxienentwicklung zu untersuchen. Das Leben und Sterben von Sternen produziert Metalle, die das interstellare Medium, das heißt das Gas zwischen den Sternen innerhalb einer Galaxie, mit Elementen wie Kohlenstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel anreichern. Diese wiederum sind wichtig für die Bildung der folgenden Sterngenerationen. Mit dem Projekt ISM-METALS will die Astrophysikerin hochpräzise Metallizitätsmessungen in Sternentstehungsgebieten in der Milchstraße und in weiter entfernten Galaxien mit neuen optischen Spektren durchführen. Dies ist notwendig, um das Verständnis der Messungen des James-Webb-Weltraumteleskops zu verbessern und zu erfahren, wie sich Metalle im Laufe der kosmischen Geschichte angereichert haben. Dr. Kreckel leitet eine Emmy Noether-Nachwuchsgruppe am Astronomischen Rechnen-Institut, das zum Zentrum für Astronomie der Universität Heidelberg gehört.