Das MPI-CBG untersucht mit einem multidisziplinären Ansatz die grundlegenden Mechanismen von fundamentalen Prozessen wie Zellteilung, Adhäsion, Polarität, Zell-Zell-Interaktionen, zytoplasmatische Organisation, intrazellulärer Transport und Membrantransport. Dabei beschäftigen wir uns nicht nur mit lebenden Organismen, sondern arbeiten auch mit Systemen, die aus Schlüsselkomponenten wie Molekülen oder Zellen in Petrischalen rekonstruiert wurden. So können wir erforschen, wie aus deren Wechselwirkungen komplexe Verhaltensweisen entstehen.
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Wir verfolgen einen physikalischen Ansatz um biologische Fragen zur erforschen und damit die Prinzipien aufzudecken, die der Selbstorganisation lebender Materie zugrunde liegen. Im Mittelpunkt stehen dabei die Mechanismen, mit denen Struktur und Form in biologischen Systemen entstehen. Wir kombinieren Experimente mit Theorie und untersuchen, wie Chemie und Mechanik zusammenwirken, um selbstorganisierte Muster zu erzeugen. Wir schließen die Lücke zwischen der Molekular- und der Gewebeskala und entschlüsseln die biophysikalischen Prinzipien, die den Strukturbildungsprozessen in lebenden Systemen über alle Skalen hinweg zugrunde liegen.
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Lebende Systeme sind komplex und maßstabsübergreifend. Am MPI-CBG entwickeln wir neue mathematische Ansätze, einschließlich topologischer Datenanalyse, computergestützter Algebra und metrischer Geometrie, sowie neuartige Berechnungsmethoden und Anwendungen der künstlichen Intelligenz (KI), um Strukturen und Bedeutungen aus großen Datenmengen zu extrahieren. Dies ermöglicht es, die Entstehung von Dynamik, Struktur und Funktion in lebenden Systemen quantitativ zu verstehen.
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Wir untersuchen komplexe biologische und biophysikalische Prozesse in lebenden Organismen und in künstlich hergestellten Geweben außerhalb des lebenden Körpers. Dazu entwickeln und kultivieren wir Organoide in Petrischalen. Wir kombinieren klassische Tiermodelle mit Organoiden, dreidimensionalen Strukturen, die organsähnlich sind. Unser Ziel ist es, die molekularen und zellulären Prinzipien zu erforschen, die der Entwicklung und Regeneration sowie Krankheiten und deren Ursachen zugrunde liegen. Dieses Wissen könnte in Zukunft zu organspezifischen Therapien führen.
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