Alle Zellen in komplexen Lebewesen verständigen sich durch einen stetigen Austausch biologischer Signale. Mithilfe dieses dynamischen Kommunikationsnetzwerks können Zellen ihre Aufgaben koordinieren, komplexe Gewebe bilden und sich an Umweltbedingungen anpassen. Ziel von CIBSS ist es, die molekulare Sprache des Lebens zu verstehen und in ihr zu kommunizieren. Durch die Entwicklung neuer Werkzeuge zur Steuerung von Signalprozessen treiben wir Innovationen für Gesundheit und nachhaltige Landwirtschaft voran.

Von Molekülen zu Zellen und von Zellen zu Geweben und Organen – die Integration von Signalen ist der Ausgangspunkt für alle Entscheidungen, die Zellen treffen, seien sie nun gut oder schlecht. Signale aus der Umgebung, von benachbarten Zellen und aus dem Inneren der Zelle interagieren über räumliche und zeitliche Skalen hinweg. Um angemessen zu reagieren, müssen Zellen diese Vielzahl von Inputs integrieren, speichern und weiterleiten. CIBSS untersucht die Mechanismen, die die Verarbeitung von Signalen und die Entscheidungsfindung bestimmen.

Zentrale Konzepte, mit denen sich CIBSS befasst, sind Kontextualisierung, Kompartimentierung und Signalgedächtnis: Wie kann dasselbe Signal unterschiedliche Reaktionen auslösen, je nachdem, welche anderen Signale vorhanden sind? Warum reagieren identische Zellen in unterschiedlichen Umgebungen unterschiedlich auf dasselbe Signal? Wie werden Signalinformationen auf molekularer Ebene gespeichert und wie beeinflusst dies die Interpretation nachfolgender Signale durch die Zelle? Und wie steuert die Organisation der an der Signalgebung beteiligten Maschinerie in Kompartimenten die Entscheidungen und das Signalgedächtnis der Zellen?

Um diese Fragen zu beantworten, entwickeln die CIBSS-Forschenden Werkzeuge zur präzisen Steuerung von Signalen, darunter chemische und lichtgesteuerte Systeme, die es uns ermöglichen, die molekulare Sprache des Lebens zu sprechen. Diese Errungenschaften werden durch Forschungen zu den ethischen, rechtlichen und sozialen Aspekten der Signaltechnologien begleitet. Unsere Arbeit eröffnet damit neue Wege für die Grundlagenforschung und beschleunigt Innovationen im Gesundheitswesen und in der nachhaltigen Landwirtschaft.

CIBSS vereint das Fachwissen von Forschungsgruppen der Universität Freiburg, des Max-Planck-Instituts für Immunbiologie und Epigenetik und des Universitätsklinikums Freiburg und arbeitet mit nationalen und internationalen Forschungspartnern zusammen. Mit seinem interdisziplinären Ansatz in Bezug auf Forschungsthemen, Modellsysteme und Technologien ist CIBSS in der einzigartigen Lage, Fragen zu adressieren, die normalerweise nicht zu beantworten sind, um ein tieferes Verständnis dafür zu erlangen, wie Signale integriert und Entscheidungen getroffen werden.

Beteiligte Institution:

• Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik