FWF fördert drei neue Spezialforschungsbereiche

Die Zellen des Körpers können sich an frühere Schädigungen oder Entzündungen „erinnern“. Dieses „Entzündungsgedächtnis“ wird durch epigenetische Lesezeichen auf der genetischen Information (DNA) der Zellen gespeichert und beeinflusst, wie stark der Körper später auf neue Herausforderungen reagiert. Chronische Entzündungen in Epithelien, also den Oberflächenzellen unseres Körpers, tragen entscheidend zur Entstehung von bösartigen Tumorerkrankungen bei, die aus Epithelzellen hervorgehen und weltweit für etwa 80 Prozent der Krebstodesfälle verantwortlich sind.

Wir wissen, dass verschiedene Organe (zum Beispiel Haut, Magen, Darm, Lunge, Leber) die Eigenschaften ihrer Zellen unterschiedlich prägen, aber wir verstehen noch kaum, wie genau die Umgebung eines Organs das Gedächtnis beeinflusst, das nach einer Entzündung in den Zellen zurückbleibt. Genau hier setzt die Arbeit des Spezialforschungsbereichs „EpiFlaMe“ an: Das Forschungsteam wird die erste systematische molekulare Kartierung des Entzündungsgedächtnisses von Epithelzellen in verschiedenen Organen durchführen. Um das zu erreichen, vereint das Konsortium Expert:innen an der Universität Salzburg und der Medizinischen Universität Wien aus den Bereichen Immunologie, Mikrobiologie, Krebsforschung und computergestützter Systembiologie. Mithilfe von innovativen Organoid-Zellkulturen und In-vivo-Modellen werden die organspezifische Gedächtnisbildung in Epithelien systematisch untersucht und ihre Auswirkungen auf Entzündungsprozesse und die Krebsentstehung erforscht.

Ziel des Spezialforschungsbereichs „EpiFlaMe“ ist es, die Grundlage für zukünftige Therapien zu schaffen, um chronisch-entzündliche Erkrankungen zu behandeln und die Tumorbildung organspezifisch zu hemmen.

Mithilfe von sogenannten Quantensimulatoren könnten sich in Zukunft komplexe Phänomene untersuchen lassen, die für klassische Computer nur schwer oder gar nicht zugänglich sind. Auf dem Weg zu solchen Anwendungen spielen ultrakalte Atome und Moleküle eine wichtige und vielversprechende Rolle: In aktuellen Experimenten lassen sie sich bei extrem niedrigen Temperaturen schon heute mit Laserlicht individuell und präzise manipulieren und so nach einem Baukastenprinzip zu großen Architekturen zusammenfügen. Um dieses Potenzial voll auszuschöpfen, wird es zukünftig notwendig sein, eine hohe Vernetzung und quantenmechanische Verschränkung vieler, auch weit voneinander entfernter Teilchen zu erreichen.

Genau dies ist das Ziel des Spezialforschungsbereiches, in dem Wissenschaftler:innen aus Theorie und Experiment interdisziplinär an den Schnittstellen von Atomphysik, Quantenoptik und Vielteilchentheorie zusammenarbeiten. Mit der Realisierung und Untersuchung von Quantensystemen, die nun erstmals experimentell zugänglich werden, verspricht die geplante Kooperation nicht nur ein tieferes Verständnis von neuartigen Materiezuständen, sondern auch praktische Durchbrüche auf dem Gebiet der Quantentechnologie.

Im Spezialforschungsbereich „Dark UNiverse Explorations” (DUNE)“ kooperieren Forscher:innen der Universitäten Innsbruck und Wien sowie des Institute of Science and Technology Austria (ISTA). Eines der zentralen Ziele ist es, mehr über die Dunkle Materie und die Dunkle Energie im Universum zu lernen. Zusammen machen diese unsichtbaren Komponenten 95 Prozent des Energiegehaltes des Universums aus, ihre jeweilige physikalische Natur ist aber immer noch weitgehend unbekannt. Weder die Dunkle Materie noch die Dunkle Energie können direkt beobachtet werden. Indirekt hinterlassen sie jedoch Signaturen, zum Beispiel in den Verteilungen und Eigenschaften von Galaxien, sowie in winzigen Verzerrungen der beobachteten Galaxienformen durch den Gravitationslinseneffekt. Der Vergleich von Galaxienbeobachtungen mit theoretischen Modellen kann also Licht ins Dunkle Universum bringen.

DUNE verwendet dazu Beobachtungsdaten der Euclid-Mission und des James-Webb-Weltraumteleskops. Im Rahmen internationaler Forschungskooperationen analysiert das DUNE-Team Euclid-Daten an der Universität Innsbruck und Beobachtungsdaten vom James-Webb-Weltraumteleskop am ISTA. Um Rückschlüsse auf die Eigenschaften Dunkler Materie und Dunkler Energie abzuleiten, werden die Ergebnisse der Beobachtungen mit simulierten „virtuellen Universen“ verglichen. Diese Simulationen werden an der Universität Wien (mit-)entwickelt und modellieren die kosmische Strukturbildung in diesen digitalen Nachbauten unseres Universums: COLIBRE ist ein Simulationsprojekt, in dem wenige, aber besonders detailreiche Simulationen realisiert werden. Komplementär dazu sind die Simulationen aus dem DISCO-Projekt, die schnell viele verschiedene Theorien austesten und dabei den neuen österreichischen Großrechner MUSICA verwenden können.

Der Spezialforschungsbereich DUNE öffnet für Österreich ein neues Fenster zum Dunklen Universum und bringt uns der Antwort auf die größten Fragen der modernen Kosmologie einen Schritt näher.

Zusätzlich zu den drei neuen Spezialforschungsbereichen verlängert der FWF die Förderung folgender bestehender Spezialforschungsbereiche um weitere vier Jahre mit einem Gesamtfördervolumen von 9,4 Millionen Euro:

Spezialforschungsbereich „Meiose“

Koordination: Verena Jantsch-Plunger, Universität Wien
Forschungsnetzwerk: Gregor Mendel Institut für Molekulare Pflanzenbiologie der ÖAW, Institute of Science and Technology Austria (ISTA), Johannes Kepler Universität Linz, Europäisches Laboratorium für Molekularbiologie (EMBL)

Spezialforschungsbereich „Computergestütztes elektrisches Maschinenlabor“

Koordination: Annette Mütze, Technische Universität Graz
Forschungsnetzwerk: Johannes Kepler Universität Linz, Österreichische Akademie der Wissenschaften, Technische Universität Darmstadt

Mit einer Spezialforschungsbereich-Förderung können fünf bis fünfzehn Wissenschaftler:innen ein international sichtbares Forschungsnetzwerk bilden, um Forschungsfragen mehrheitlich an einem Standort zu vertiefen. Das Programm adressiert besonders multi- bzw. interdisziplinär angelegte Forschungsthemen. Forschungsstätten erhalten die Möglichkeit, mit einer SFB-Förderung exzellente Rahmenbedingungen für vielversprechende Forscher:innen zu schaffen und das eigene Forschungsprofil zu schärfen. Das Programm wird mit Mitteln des Fonds Zukunft Österreich finanziert und künftig vom neuen Förderprogramm „Spezialforschungsgruppen“ abgelöst.