Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) 'ELAINE' (elektrisch aktive Implantate) werden Zellreaktionen auf externe elektrische Felder untersucht. Dazu ist es notwendig, Simulationsstudien über mehrere räumliche und zeitliche Größenordnungen hinweg durchzuführen und sie miteinander in Beziehung zu setzen. Um dies zu vereinfachen werden anwendungsspezifische, computerbasierte Sprachen genutzt. In zwei Simulationsstudien wird der Einfluss externer elektrischer Felder auf die raumzeitliche Dynamik in der Nähe der Membran, auf die intra- und interzelluläre Dynamik bis hin zur Dynamik ganzer Zellpopulationen analysiert. Schwerpunktmäßig werden die Auswirkungen der Ortsauflösung auf die Simulationsergebnisse betrachtet. Das Projekt findet in enger Zusammenarbeit mit den Arbeitsgruppen aus den Unterprojekten A02, A03, C01 und C04 des SFB 'ELAINE' statt.
Forschungsprojekt MaCE
Modelle für zellbiologische Systeme in ELAINE
Laufzeit:
Projektkoordination:
Wissenschaftliche Bearbeiter:
Studentische Hilfskräfte:
Finanzierung:
01.07.2021 bis 30.06.2025
Prof. Dr. Adelinde M. Uhrmacher
Dr. Fiete Haack, M.Sc. Kai Budde (bis 31.05.2022)
Deutsche Forschungsgemeinschaft - DFG (DFG GEPRIS Link)
Zusammenfassung
Dieses Projekt beschäftigt sich mit der Anwendung von domänenspezifischen Sprachen für die Beschreibung von biochemischen, räumlich und zeitlichen aufgelösten, Multiskalen- und Mehrebenen- Modellen, um den Einfluss elektrischer Felder auf Zellen, z.B. im Hinblick auf die Differenzierung, zu erforschen.
Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs (SFB) 'ELAINE' (elektrisch aktive Implantate) verwenden wir Computersimulationen, um das Verhalten von Zellen in einem elektrischen Feld zu untersuchen. Diese Simulationsstudien sollen über mehrere räumliche und zeitliche Skalen ausgeführt und miteinander in Beziehung gesetzt werden. Damit dies leichter geschehen kann, haben wir in dem Projekt A01 ("Domänen-spezifische Sprachen zur Entwicklung von räumlichen, multiskaligen, biochemischen Modellen und deren Anwendung") domänenspezifische Sprachen zur Beschreibung von Modellen und Simulationsexperimenten entwickelt, verfeinert und bereits in einzelnen Studien angewendet (LaCE).
Basierend auf diesen Arbeiten wird in diesem Folgeprojekt der Fokus verstärkt auf Simulationsstudien gelegt, die den Einfluss elektrischer Felder auf Zellfunktionen, wie z.B. Signaltransduktion, Differenzierung, Proliferation und Zellkommunikation analysieren. Dabei betrachten wir sowohl die Mechanismen an der Zellmembran, als auch intra- und interzelluläre Prozesse in Knochen-, Knorpen und Hirnzellen, die zelltypspezifische Wachstums - und Differenzierungsmechanismen induzieren.
Das Projekt wird in enger Zusammenarbeit mit anderen Unterprojekten des SFB (A02, A03, C02, C03 und C04) durchgeführt.
