Das Institut für Schlaganfallforschung widmet sich der Beschleunigung biomedizinischer Forschung durch die innovative Integration modernster Technologien. Im Fokus stehen dabei die systemische Erforschung von Gesundheit und Krankheit, die molekulare Analyse räumlich definierter physiologischer und pathophysiologischer Strukturen, die Entwicklung neuartiger Ansätze zur Medikamentenverabreichung sowie die Schaffung neuer KI- und experimenteller Technologien. Ziel ist es, das Verständnis der Säugetierphysiologie zu verbessern.
Forschungsschwerpunkte und Methodik
Die Forschungsgruppe kombiniert auf einzigartige Weise Ganzkörper-Clearing- und dreidimensionale Bildgebungstechniken für ganze Mäuse und große menschliche Gewebe mit künstlicher Intelligenz (KI). Durch diese Kombination eröffnen sich neue Möglichkeiten, systemische Gesundheits- und Krankheitsprozesse im gesamten Körper abzubilden.
Schwerpunkte der Forschung:
- Systemische Kartierung von Gesundheit und Krankheit: Untersuchung von Prozessen, die den gesamten Körper betreffen.
- Molekulare Analyse: Detaillierte Untersuchungen auf molekularer Ebene von physiologischen und pathophysiologischen Strukturen.
- Entwicklung neuartiger Medikamentenverabreichungsmethoden: Innovative Ansätze, um Medikamente gezielter und effektiver zu verabreichen.
- KI und experimentelle Technologien: Schaffung neuer Werkzeuge und Methoden, um die Säugetierphysiologie besser zu verstehen.
Innovative Technologien:
Die Forschungsgruppe setzt auf modernste Technologien, um ihre Ziele zu erreichen:
- Ganzkörper-Clearing: Ein Verfahren, um Gewebe transparent zu machen und so eine detaillierte Bildgebung zu ermöglichen (siehe Pan…Ertürk, Cell, 2019; Zhao…Ertürk, Cell, 2020; Bhatia…Ertürk, Cell, 2022; Mai…Ertürk, Nature Biotechnology, 2024, Kaltenecker…Ertürk, Nature Methods, 2024).
- Dreidimensionale Bildgebung: Erstellung detaillierter 3D-Bilder von Geweben und Organen.
- Künstliche Intelligenz (KI): Einsatz von KI zur Analyse großer Datenmengen und zur Mustererkennung in komplexen biologischen Systemen.
Aktuelle Projekte und Herausforderungen
Ein aktuelles Projekt des Instituts konzentriert sich auf die Entwicklung generalisierbarer Modelle für die 3D-mikroskopische Bildanalyse. Bisherige Methoden erfordern umfangreiche, manuell annotierte Daten, was zeitaufwendig, kostspielig und schlecht skalierbar ist - insbesondere für 3D-Bilder. Das Ziel ist es, generalisierbare Ansätze zu entwickeln, die mithilfe modernster Techniken des maschinellen Lernens, trainiert auf diversen internen und externen Mikroskopie-Datensätzen, vielfältige Analyseaufgaben bewältigen können.
Kompetenzen und Anforderungen
Für das aktuelle Projekt sucht das Institut für Schlaganfallforschung qualifizierte Computer-/Data Scientists.
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Erforderliche Kompetenzen:
- Proficiency in Programmierumgebungen wie Python oder R.
- Kenntnisse in Datenvisualisierung.
- Vertrautheit mit Machine-Learning-Frameworks (z.B. PyTorch, TensorFlow) von Vorteil.
Kooperationen und Netzwerke
Das Institut für Schlaganfallforschung arbeitet eng mit anderen Forschungseinrichtungen zusammen, um seine Ziele zu erreichen. Ein wichtiger Partner ist das Deutsche Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) in München.
Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) München:
Das DZNE München stellt eine Plattform für die professionelle Durchführung von observationalen und interventionell-therapeutischen klinischen Studien bei neurodegenerativen Erkrankungen bereit. Der inhaltliche Fokus liegt vor allem auf molekular definierten Krankheitsentitäten.
Forschungsschwerpunkte des DZNE:
Das untersuchte Krankheitsspektrum umfasst unter anderem:
- Vaskuläre Kognitive Beeinträchtigung/Post-Schlaganfall Demenz (Prof. Dr. Martin Dichgans)
Weitere Forschungsgruppen und Studienleiter am DZNE:
- Prof. Dr. Mikael Simons
- Priv.-Doz. Dr. Katharina Bürger
- Prof. Dr. Günther Höglinger
- Prof. Dr. Thomas Klopstock
- Prof. Dr. Johannes Levin (Stellvertreter)
- Prof. Dr. Paul Lingor
Bedeutung für die Forschung
Das Institut für Schlaganfallforschung leistet einen wichtigen Beitrag zur biomedizinischen Forschung. Durch die Kombination innovativer Technologien und die enge Zusammenarbeit mit anderen Forschungseinrichtungen werden neue Erkenntnisse über die Entstehung und Behandlung von Krankheiten gewonnen. Die Entwicklung generalisierbarer Modelle für die 3D-mikroskopische Bildanalyse ist ein wichtiger Schritt, um die Analyse komplexer biologischer Systeme zu vereinfachen und zu beschleunigen. Dies wird dazu beitragen, neue Therapien für Schlaganfall und andere neurologische Erkrankungen zu entwickeln.
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