SFB 1310:  Vorhersagbarkeit in der Evolution

• Fachliche Zuordnung: Biologie ; Medizin
• Förderung: Förderung seit 2018
• Webseite: Zur Homepage
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 325931972

Die Evolutionsbiologie hat sich traditionell damit beschäftigt, vergangene Prozesse und stammesgeschichtliche Beziehungen über lange Zeiträume zu rekonstruieren. Aber können wir Wege und Ergebnisse zukünftiger Evolutionsprozesse zumindest über kurze Zeiten vorhersagen? Das ist die zentrale Frage des SFB 1310. Wir untersuchen sie in schnell evolvierenden Systemen: Bakterienpopulationen einschließlich klinischer Pathogene, Viren und Immunrepertoires sowie Krebszellpopulationen. Prädiktive Analyse in diesen Systemen beinhaltet die Entwicklung von Arzneimittelresistenzen, virale Fluchtmutationen, die Evolution von Antikörpern im Immunsystem und die Evolution von Krebszellen im Organismus. Um Evolution vorherzusagen, analysieren wir experimentell und theoretisch massiv parallele, zeitaufgelöste Evolutionsprozesse. Wir verfolgen genetische und phänotypische Prozesse sowie Umweltveränderungen, um aus Evolutionsgeschichte berechenbare Prognosen zu machen. Diese Vorhersagen dienen dazu, Interventionen zu entwerfen, die die Fluchtevolution von Pathogenen eindämmen. Wichtige biomedizinische Anwendungen sind Arzneistoffprotokolle für Antibiotikatherapien, Impfstoffe gegen Influenza und SARS CoV 2 sowie zielgerichtete und Immuntherapien gegen Krebs. Die Quantifizierung von Möglichkeiten und Grenzen der Vorhersage und Intervention wirft neues Licht auf klassische Fragen nach Zufall und Notwendigkeit in der Evolution. Unser Forschungsprogramm baut auf Hochdurchsatzanalysen von Genomsequenzen, molekularen Interaktionen, Zellstoffwechsel und Zellwachstum auf. Wir entwickeln eine durchgängige Technologie zur Erfassung und Analyse schneller Evolution. Der SFB vereint ein interdisziplinäres Kompetenzspektrum aus Molekularbiologie, Biophysik, Medizin und theoretischer Modellierung. Wir haben das gemeinsame Ziel, die Vorhersagbarkeit der Evolution zu erhöhen.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche
• Internationaler Bezug: Niederlande, USA

Laufende Projekte

• A01 - Zelluläre Mechanismen der Resistenzevolution (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Bollenbach, Tobias ;  Macaluso, Francesca )
• A02 - Vorhersage evolutiver Pfade zur β Laktam Resistenz (Teilprojektleiter Ernst, Christoph ;  Krug, Joachim ;  de Visser, Arjan G.M. )
• A04 - Vorhersage metabolischer Evolution in der Minimalzelle (Teilprojektleiter Lercher, Martin ;  Pang, Tin Yau )
• A05 - Fitnesseffekte artenübergreifender Gentransfers in Bakterien (Teilprojektleiterin Maier, Berenike )
• A07 - Vorhersage der Evolution multiresistenter Mycobacterium tuberculosis (Teilprojektleiter Rybniker, Ph.D., Jan )
• B01 - Fußabdrücke hinterlassen – Wie Immun-Imprinting Impfantworten und Virusevolution prägt (Teilprojektleiter Klein, Florian )
• B02 - Vorhersage der Virus-Immun-Koevolution (Teilprojektleiter Lässig, Michael )
• B04 - Einfluss des Alterns bei Immunantworten auf Pathogene (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Dönertas, Handan Melike ;  Valenzano, Ph.D., Dario Riccardo )
• C01 - Vorhersage und Kontrolle der Resistenzevolution gegen zielgerichtete/ferroptotische Kombinationstherapien (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Berg, Johannes ;  Brägelmann, Johannes ;  von Karstedt, Silvia )
• C02 - Fitnesslandschaften metastasierender Krebse (Teilprojektleiter Beyer, Andreas ;  Hillmer, Axel )
• C03 - Vorhersage von Therapieresistenzen bei menschlichem Krebs (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Bozek, Katarzyna ;  Büttner, Reinhard )
• C04 - Die Fitnesslandschaft des BRCA2 Verlusts und Therapieresistenz bei verschiedenen Krebserkrankungen (Teilprojektleiter Büttner, Reinhard ;  Hillmer, Axel )
• C05 - Immuno-metabolische Fitnessmodelle für die Krebsevolution (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Frezza, Christian ;  Luksza, Marta ;  Lässig, Michael )
• Z01 - Zentrales Verwaltungsprojekt (Teilprojektleiter Lässig, Michael )
• Z02 - Technologie für massiv parallele Selektions- und Evolutionsexperimente (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Bollenbach, Tobias ;  Kreer, Christoph ;  Maier, Berenike )
• Z03 - Evolutionäre Bioinformatik (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Beyer, Andreas ;  Kovacova, Viera ;  Lässig, Michael )

Abgeschlossene Projekte

• A03 - Vorhersage evolutionärer Veränderungen des Zellstoffwechsels (Teilprojektleiter Lässig, Michael )
• B03 - Adaptive Immunkontrolle evolvierender Pathogene (Teilprojektleiterin Nour Mohammad, Armita )
• B06 - Evolutionäre Modelle für räumlich strukturierte Tumore (Teilprojektleiter Berg, Johannes )
• B07 - Die Vorhersage eingeschränkter Evolution von Tumoren (Teilprojektleiter Beyer, Andreas )
• B08 - Die Vorhersage von Adaptationsmustern unter Radiochemotherapie gegen Krebs (Teilprojektleiter Büttner, Reinhard )

• Antragstellende Institution: Universität zu Köln
• Beteiligte Institution: Leibniz-Institut für Alternsforschung - Fritz-Lipmann-Institut e.V. (FLI); Memorial Sloan Kettering Cancer Center
• Beteiligte Hochschule: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf; Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn; Wageningen University; École Normale Supérieure - PSL
• Sprecher: Professor Dr. Michael Lässig