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 befasst sich traditionell mit der Rekonstruktion von vergangenen Prozessen und Verwandtschaftsbeziehungen zwischen Spezies über lange Zeiträume. Aber können wir Wege und Ergebnisse zukünftiger Evolutionsprozesse zumindest über kurze Zeiten vorhersagen? Das ist die zentrale Frage des SFB 1310. Wir untersuchen diese Frage in schnell-evolvierenden Systemen, darunter Mikroben im Labor, Viren, Immunsysteme und Krebszellen. Wir entwickeln Vorhersagemethoden für wichtige Prozesse in diesen Systemen, darunter die Evolution von Arzneimittel-Resistenzen und von Antigenität, die Evolution von Antikörpern in Immunsystemen und die Ko-Evolution von Pathogenen und ihren Wirts-organismen. Um Evolution vorhersagen zu können, müssen wir genetische, phänotypische und Umwelt-Veränderungen mit kausalen und reproduzierbaren Einflüssen auf Funktion und Fitness von Organismen verknüpfen. Um solche Effekte abzubilden, analysieren wir massiv parallele und zeitaufgelöste Evolutionsprozesse in Experiment und Theorie. Indem wir Umfang und Grenzen von Vorhersagbarkeit bestimmen, werfen wir ein neues Licht auf grundlegende Fragen von Zufall und Notwendigkeit in der Evolution. Zugleich stellen wir eine neue Frage: können wir Vorhersagen zu evolutionärer Kontrolle verwenden? Die Antwort auf diese Frage ist für die biomedizinischen Anwendungen unserer Arbeiten entscheidend. Darunter sind die Entwicklung von Antibiotika, von Impfstoffen gegen Grippe und SARS-Cov-2, sowie von Therapien gegen Krebs. Unser Forschungsprogramm baut auf Hochdurchsatzverfahren zur Analyse von Genomsequenzen, Gen-Expression, Zellmetabolismus und Zellwachstum auf. Wir werden diese Verfahren zu einer kohärenten Technologie für Evolutionsprozesse weiterentwickeln. Der SFB bündelt ein leistungsfähiges und interdisziplinäres Spektrum von Kompetenz in Molekulargenetik, Biophysik, Medizin und theoretischer Modellbildung. Wir haben das gemeinsame Ziel, die Vorhersagbarkeit der Evolution zu erhöhen.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche
• Internationaler Bezug: Niederlande

Laufende Projekte

• A01 - Zelluläre Mechanismen der Resistenz-Evolution (Teilprojektleiter Bollenbach, Tobias )
• A02 - Vorhersage evolutionärer Pfade zur Resistenz gegen β-Lactam-Antibiotika (Teilprojektleiter Krug, Joachim ;  de Visser, Arjan G.M. )
• A03 - Vorhersage evolutionärer Veränderungen des Zellstoffwechsels (Teilprojektleiter Lässig, Michael )
• A04 - Metabolische Fitness-Landschaften für evolutionäre Vorhersagen (Teilprojektleiter Lercher, Martin ;  Pang, Tin Yau )
• A05 - Fitness-Effekte des artenübergreifenden Gen-Transfers in Bakterien (Teilprojektleiterin Maier, Berenike )
• B01 - Vorhersage der Fluchtevolution von Viren unter Selektionsdruck durch Antikörper (Teilprojektleiter Klein, Florian )
• B02 - Vorhersage von Virus-Immun-Koevolution (Teilprojektleiter Lässig, Michael )
• B04 - Ko-Evolution von Darm-Mikrobiota und Immunzellen während des Alterns-prozesses im Killifisch (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Dönertas, Handan Melike ;  Valenzano, Ph.D., Dario Riccardo )
• C01 - Wie Zelltod die Tumorevolution bei der Karzinogenese prägt (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Berg, Johannes ;  von Karstedt, Silvia )
• C02 - Der Einfluss der Stroma-Tumor-Wechselwirkung auf die Evolution von Metastasen (Teilprojektleiter Beyer, Andreas ;  Hillmer, Axel )
• C03 - Vorhersage von Therapieeffekten und des Rezidiven aggressiver B-Zell-Lymphome (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Bozek, Katarzyna ;  Büttner, Reinhard )
• C04 - Vorhersage molekularer Mechanismen der Anpassung von Krebs an Radiochemotherapie (Teilprojektleiter Büttner, Reinhard ;  Hillmer, Axel )
• 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 (Teilprojektleiter Beyer, Andreas ;  Lässig, Michael )

Abgeschlossene Projekte

• 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 Hochschule: Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf; Wageningen University; École Normale Supérieure - PSL
• Beteiligte Institution: Instituto Gulbenkian Ciência (IGC); Leibniz-Institut für Alternsforschung - Fritz-Lipmann-Institut e.V. (FLI); Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns
• Sprecher: Professor Dr. Michael Lässig