GRK 2415:  Mechanobiology in Epithelial 3D Tissue Constructs

• Fachliche Zuordnung: Grundlagen der Biologie und Medizin
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 363055819

Das GRK Mechanobiologie epithelialer 3D-Gewebekonstrukte (MEƎT) bildet Doktoranden in Mechanobiologie und Tissue Engineering aus. Die Doktoranden untersuchen, wie mechanische Reize Morphogenese und Umbau von Geweben regulieren und Krankheitsprogression beeinflussen. Sie gehen von der Hypothese aus, dass die mikromechanische Nische zelluläre Reaktionen auslöst, die wiederum die mechanische Nische verändern. In der ersten Phase haben wir durch eine enge Kooperation zwischen Zellbiologie, Biophysik und Biofabrikation das Verständnis der mechanobiologischen Rückkopplung zwischen Epithelien und ihrer Umgebung verbessert. In der zweiten Phase werden wir das wissenschaftliche Netzwerk und gesammelte Wissen nutzen und erweitern, um molekulare Mechanismen aufzuklären und reaktionsfähige Biomaterialien und -fabrikationsmethoden weiterzuentwickeln mit dem Ziel, epitheliale Morphogenese zu steuern und epitheliale Patholophysiologie zu verstehen. Interdisziplinarität ist unabdingbar, um Werkzeuge zur Entschlüsselung mechanobiologischer Mechanismen bereitzustellen. MEƎT nutzt die einzigartige Konstellation in Aachen, indem es Ingenieure und Biowissenschaftler zusammenbringt, die neuartige Biomaterialien und zelluläre Systeme entwickeln und kombinieren, um mechanische Reize in 3D-Gewebemodellen zu imitieren und auszulösen. Die Doktoranden schöpfen die Situation aus, um über Design von Biomaterialien, Herstellung von 3D-Konstrukten und Geräten sowie Mechanismen der Gewebemechanik zu lernen. Sie verwenden dieses Wissen für die Konstruktion von Gewebeäquivalenten, die gesunde und kranke Zustände repräsentieren, um Gewebemechanik auf verschiedenen Zeit- und Längenskalen zu kontrollieren und überwachen. Solche komplexen Gewebemodelle werden in der pharmazeutischen Industrie und der Wissenschaft dringend für Arzneimittelscreening, Reduzierung von Tierversuchen und Grundlagenforschung benötigt. MEƎT konzentriert sich auf Epithelien, die sich aus eng miteinander verbundenen Zellen an mechanophysikalischen Grenzen ausbilden und enormen mechanischen Belastungen ausgesetzt sind. Die Projekte fokussieren auf - Epitheldifferenzierung und -invasion durch Untersuchung von Embryonalkörpern, Mechanismen der Basalmembran-Durchdringung und Implantation von Embryonen, - Verteilung und Wahrnehmung von Kräften in mehrschichtigen Epithelien durch Untersuchung epidermaler Anpassung an mechanische Belastung, Verwundung und Zytoskelettstörungen unter Berücksichtigung der epithelial-neuronalen Mechanosensorik, - Interaktion zwischen Epithelien und Umgebung, um die Bedeutung mechanischer Signale für Entzündungen, Alterung und den funktionellen Multi-Gewebe-Aufbau zu klären. Die Forschungsaktivitäten sind in ein Curriculum eingebettet, das auf die interdisziplinären Bedürfnisse der Doktoranden zugeschnitten ist und den Erwerb einer umfassenden Wissensbasis gewährleistet. Engagierte Betreuung, Beratung und individuelles Training unterstützen den raschen Abschluss der Promotionsprojekte.

• DFG-Verfahren: Graduiertenkollegs
• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Sprecher: Professor Dr. Rudolf E. Leube
• beteiligte Wissenschaftlerinnen / beteiligte Wissenschaftler: Professor Dr.-Ing. Horst Fischer; Professor Dr. Stefan Jockenhövel; Professorin Dr. Angelika Lampert; Professorin Dr.-Ing. Laura De Laporte; Professor Dr. Andreas Ludwig; Professor Dr. Rudolf Merkel; Dr. Erik Noetzel-Reiss; Dr. Jacopo Di Russo; Professorin Dr.-Ing. Francesca Santoro; Professorin Dr. Ana-Suncana Smith; Privatdozentin Dr. Anja Lena Thiebes; Professor Dr. Stefan Uhlig; Professor Dr. Wolfgang Wagner