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Der Forschungsverbund SCALE (Sub- Cellular Architecture of LifE) ist seit diesem Jahr Teil der Exzellenzstrategie des Bundes und der L\u00e4nder. Wissenschaftler*innen der Goethe-Universit\u00e4t, der MPIs f\u00fcr Biophysik und Hirnforschung, der Universit\u00e4t des Saarlandes, der Johannes Gutenberg- Universit\u00e4t Mainz und des FIAS wollen die Selbstorganisationsprinzipien der Zelle aufdecken und verstehen, wie zellul\u00e4re Architektur entsteht und die vielen verschiedenen Funktionen der Zelle erm\u00f6glicht. Um diese Prozesse besser zu verstehen, werden die Forschenden experimentelle Daten und theoretische Ans\u00e4tze zusammenf\u00fchren und \u201edigitale Zwillinge\u201c von Zellsegmenten entwickeln. Das sind computergest\u00fctzte Modelle, die es erm\u00f6glichen sollen, die Organisation innerhalb von Zellen zu beobachten, zu analysieren und Vorhersagen \u00fcber ihre Dynamik zu treffen. Langfristig k\u00f6nnten sie dazu beitragen, Zellfunktionen gezielt zu beeinflussen oder neu zu designen. Die leistungsstarken Computersimulationen am FIAS stehen im Zentrum dieses \u201eDigital Twin\u201c‘-Projekts.<\/p>\n\n\n\n
Die viert\u00e4gige Konferenz, gef\u00f6rdert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft und der engagierten Frankfurter Stiftung Giersch, war der Startschuss f\u00fcr den Exzellenzcluster. Sie brachte weltweit f\u00fchrende Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Computational Science, Strukturbiologie und Systembiologie zusammen, um gemeinsam \u00fcber die Herausforderungen und Chancen digitaler Zwillinge in der Zellbiologie zu diskutieren. Im Fokus standen neben neuen wissenschaftlichen Ans\u00e4tzen auch Fragen der interdisziplin\u00e4ren Zusammenarbeit, der Integration von k\u00fcnstlicher Intelligenz und unterschiedlichen Datentypen sowie Konzepte f\u00fcr Open Science und den offenen Austausch von Forschungsdaten \u2013 zentrale Ziele des SCALE-Konsortiums. Rund 130 Interessierte verfolgten die spannenden Vortr\u00e4ge und Diskussionen, darunter auch Bewerber*innen f\u00fcr neu geschaffene Gruppenleiterstellen.<\/p>\n\n\n\n
Als Sprecherin von SCALE er\u00f6ffnete Michaela M\u00fcller-McNicoll zusammen mit FIAS-Fellow Sebastian Thallmair die Tagung. In seinem Gru\u00dfwort lobte Bernhard Br\u00fcne, Vizepr\u00e4sident der Goethe-Universit\u00e4t, SCALE als \u201eAush\u00e4ngeschild in einer einzigartigen Umgebung und mit tollen Partnern\u201c. FIAS- Direktor Jan W\u00f6rner verwies auf das neue Institutsmotto \u201ebiologically inspired computation\u201c, das ideal mit den Zielen von SCALE ineinandergreife.<\/p>\n\n\n\n
Dagmar Iber von der ETH Z\u00fcrich er\u00f6ffnete den Vortragsreigen mit einem spannenden Einblick in digitale Zwillinge des weiblichen Hormonzyklus, der Lungenentwicklung und Blasenkrebsentstehung. Max Bonomi vom Institut Pasteur schilderte seine Vision der integrativen Strukturbiologie im Zeitalter der k\u00fcnstlichen Intelligenz und erl\u00e4uterte, wie verschiedene Skalen und Datentypen integriert werden k\u00f6nnten.<\/p>\n\n\n\n
Die folgenden Tage widmeten sich M\u00f6glichkeiten der digitalen Zwillinge, etwa von einzelnen Molek\u00fclen zu zellul\u00e4ren Maschinen, \u00fcber Membranen und Zell-Zell-Kommunikation in Organen und neuronalen Systemen bis hin zur Entwicklung und Gesundheit ganzer Organismen. Andrej Sali (University of California), Martin Beck (MPI f\u00fcr Biophysik und SCALE-Sprecher) und Jan Kosinski (EMBL) zeigten, wie die Integration von mathematischen und strukturbiologischen Modellen komplexe Transportwege durch Zellkernporen simulieren kann. Sacha van Albada (FZ J\u00fclich) und Stephan Preibisch (HHMI Janelia) beschrieben verschiedene M\u00f6glichkeiten der Entwicklung von digitalen Zwillingen des Gehirns. Loic Royer (Biohub) schilderte, wie der Einsatz von k\u00fcnstlicher Intelligenz und Large Language Models wie ChatGPT die Analyse von Bilddaten revolutioniert und die Entwicklung von digitalen Embryos erm\u00f6glicht. \u00dcber die Modellierung und Simulation von Genexpressionsnetzwerken berichteten Marcel Schulz (DZHK\/ Goethe-Universit\u00e4t) und Annalisa Marsico (Helmholtz Munich). Samantha Wood (Indiana University Bloomington) nutzt digitale Zwillinge, um zu untersuchen, wie Intelligenz entsteht und wie K\u00fcken in einer k\u00fcnstlichen Umgebung Wahrnehmung und Sozialverhalten entwickeln.<\/p>\n\n\n\n
Liesbet Geris (Universit\u00e9 Li\u00e8ge) hob die M\u00f6glichkeiten von menschlichen Zwillingen im Gesundheitsbereich hervor und zeigte erfolgreiche Anwendungsm\u00f6glichkeiten etwa in der Intensivmedizin, bei Herzschrittmachern oder der Medikamenten\u00fcberwachung.<\/p>\n\n\n\n
In einer lebhaften Podiumsdiskussion, moderiert von Michaela M\u00fcller-McNicoll, er\u00f6rterten Loic Royer, Liesbet Geris, Sacha van Albada, Sebastian Thallmair und Stephan Preibisch, wo eine Simulation aufh\u00f6rt und ein digitaler Zwilling anf\u00e4ngt. Zusammen mit dem Publikum diskutierten sie, welche Schwierigkeiten \u00fcberwunden werden m\u00fcssen, aber auch welche fantastischen M\u00f6glichkeiten sich ergeben. Neben den eingeladenen Vortr\u00e4gen pr\u00e4sentierten Teilnehmende ihre Arbeiten in Kurzvortr\u00e4gen und Posterbeitr\u00e4gen und erweiterten so die Diskussion \u00fcber die \u201eKriterien, Chancen und Herausforderungen der strukturellen Zellbiologie\u201c<\/p>\n\n\n\n
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