Mission

Das Ziel der Forschung am MPZPM ist es, aus einer physikalischen Sichtweise heraus neue Erkenntnisse zum Verständnis von lebenden Systemen, biologischen Prozessen und deren krankhaften Veränderungen beizutragen, und diese letztendlich in die diagnostische und therapeutische Anwendung zu überführen.

Physik und Medizin: Bei dieser Kombination denken viele wahrscheinlich an mehr als hundert Jahre Erfolgsgeschichte der Medizinphysik mit Röntgenaufnahmen, Computertomographie, Ultraschall, MRT und PET, vielleicht auch an Laserskalpelle und robotergestützte Chirurgie. In all diesen Beispielen hat die Physik der Medizin gedient, indem sie physikalische Phänomene nutzbar gemacht hat, um bessere Werkzeuge für Diagnose und Behandlung bereitzustellen. Diese Art der Zusammenarbeit ist zweifellos von Dauer und wird die moderne medizinische Versorgung weiter verbessern.

Neben der Bereitstellung von physikalischen Methoden kann die Physik aber auch konzeptionell zum Fortschritt in der Medizin beitragen. Mit der Gründung des MPZPM in Erlangen haben wir ein ganz neues Kapitel von "Physik und Medizin" aufgeschlagen, in dem die Physik eine integrale Rolle beim Verständnis des Lebens und der Phänomene spielt, die zu Anomalien und Krankheiten führen. Das MPZPM steht damit in der besten Tradition physikalischer Beiträge zum grundlegenden Erkenntnisgewinn in der Biologie und Medizin, wie beispielhaft durch Erwin Schrödinger in seinem Buch „Was ist Leben?“.

Die Forschung am MPZPM konzentriert sich dabei auf die Untersuchung von Zellen als physikalische Objekte im Kontext ihrer unmittelbaren Umgebung. Während sich die aktuelle biomedizinische Forschung fast ausschließlich auf molekularer Ebene abspielt, interessieren uns die emergenten physikalischen Phänomene auf der Ebene von Zellen und Geweben. Zellen sind nicht nur Orte für biochemische Reaktionen und Signalkaskaden. Zellen haben auch physikalische Eigenschaften wie Brechungsindex, Elastizität, Viskosität und Massendichte, die essentiell dafür sind, wie Zellen mit ihrer Umgebung in Wechselwirkung treten. Uns interessiert, welche biologische Bedeutung diese physikalischen Eigenschaften haben, wie sie von molekularer Ebene her kontrolliert und wie sie durch die Umgebung beeinflusst werden und diese beeinflussen. Diese Herangehensweise soll neue Anhaltspunkte dafür liefern, wie die Verformbarkeit von Zellen mit der Bildung von Krebsmetastasen zusammenhängt, wie Immunzellen auf Störungen reagieren, welche Mikroumgebung für die Regeneration von geschädigtem, neuronalem Gewebe benötigt wird oder wie ein Virus zu einer weit verbreiteten Infektion führt.

Für den Erfolg dieser neuartigen Herangehensweise ist es von besonderer Bedeutung, dass das MPZPM Gebäude mitten auf dem Campus der Uniklinik Erlangen und in unmittelbarer Nähe zu deren vier Translationalen Forschungszentren liegt. Der tägliche ungezwungene Austausch von Physikerinnen und Biologen, medizinischen Forscherinnen und Klinikern, der unmittelbare Zugang zu Patientenproben und der ständigen Ausrichtung an aktuellen tatsächlichen klinischen Fragestellungen ist ein weltweit einzigartiges Alleinstellungsmerkmal des MPZPM.

Hintergrund

Im Jahr 2013 hatte der Freistaat Bayern angeboten, über die Max-Planck-Gesellschaft rund 60 Millionen Euro in die wissenschaftliche Forschung zu investieren. In Anbetracht des hohen Stellenwerts der medizinischen Forschung in Erlangen, der jüngsten rasanten Fortschritte in der Biophysik und der intellektuellen Herausforderung, komplexe Systeme wie den menschlichen Körper zu verstehen, schlug das MPL – unter Leitung eines seiner Direktoren, Vahid Sandoghdar – vor, ein Forschungszentrum als Joint Venture mit der FAU und dem UKER zu gründen. Nach mehreren Runden der institutionellen und staatlichen Evaluierung wurde das Konzept des MPZPM genehmigt. Im Jahr 2017 unterzeichneten der Präsident der FAU, der Präsident der Max-Planck-Gesellschaft und der Leiter des Universitätsklinikums Erlangen den entsprechenden Kooperationsvertrag. Seit dem Jahr 2018 wurden mit Vasily Zaburdaev (FAU Biologie, 2018), Jochen Guck (MPL, 2018), Kristian Franze (FAU Medizin, 2020) und zuletzt Benoit Ladoux (FAU Physik, 2024) weltweit führende Forscher in die Führungsetage des MPZPM berufen. Die Qualität der Forschenden am MPZPM zeigt sich auch daran, dass vier Mitglieder der wissenschaftlichen Leitung durch eine Alexander von Humboldt Professur – den höchstdotierten deutschen Forschungspreis – aus dem Ausland nach Deutschland geholt wurden. Daneben waren auch David Dulin (jetzt VU Amsterdam) und Kanwarpal Singh (jetzt McMaster University, Kanada) als unabhängige Gruppenleiter am MPZPM tätig. Mit dem Einzug in das neue MPZPM Gebäude im September 2024 beginnt das nächste spannende Kapitel in der Erfolgsgeschichte des MPZPM.

Gebäude

Das MPZPM befindet sich in einem eigenen, modernen Gebäude im Herzen des Campus des Erlanger Universitätsklinikums und in direkter Nachbarschaft zu mehreren Gebäuden des Translational Research Centers. Mit fast 6000 m² Nutzfläche beherbergt das MPZPM-Gebäude Labore und Büroräume für etwa 180 Forschende. Das MPZPM bietet zentrale state-of-the-art Einrichtungen für In-vivo-Studien, Lab-on-Chip-Systeme sowie moderne Mikroskopietechniken, die allen Forschenden am MPZPM zur Verfügung stehen. Der Spatenstich für das neue Gebäude fand am 13. Oktober 2020,  die Grundsteinlegung am 19. Mai 2021 und das Richtfest am 28. Juli 2022 statt. Das Gebäude wird im September 2024 offiziell an die Nutzer übergeben und vom 18-20. September 2024 mit einem hervorragend besetzten internationalen wissenschaftlichen Symposium und einem offiziellen Festakt eröffnet.

Struktur

Das MPZPM beherbergt eine Kombination aus permanenten und temporären Forschungsgruppen, die verschiedene Forschungsbereiche an der Schnittstelle von Physik und Medizin abdecken.

Permanente Forschungsgruppen

• Prof. Kristian Franze, Institut für Medizinische Physik & Microtissue Engineering, Medizinische Fakultät, FAU
• Prof. Jochen Guck, Abteilung Biologische Optomechanik, MPL & Lehrstuhl für Biologische Optomechanik, Department Physik, FAU
• Prof. Vahid Sandoghdar, Abteilung Nanooptik, MPL & Lehrstuhl für Experimentalphysik, Department Physik, FAU
• Prof. Vasily Zaburdaev, Lehrstuhl für Mathematik in den Lebenswissenschaften, Department Biologie, FAU
• Prof. Benoit Ladoux, Lehrstuhl für Biophysik, Department Physik, FAU

Temporäre Forschungsgruppen

• NN, W2 Max-Planck-Forschungsgruppe
• NN, W2 Professur, Medizinische Fakultät, FAU

Insgesamt gibt es Platz für weitere drei unabhängige, befristete Forschungsgruppen. Das MPZPM ist interessiert daran, Nachwuchswissenschaftler*innen mit ERC Starting Grants, ERC Consolidator Grants oder DFG Emmy Noether Fördermitteln hervorragende Forschungsbedingungen und ein unterstützendes zuhause zu bieten.

Assoziierte Forschungsgruppen

• Dr. Jona Kayser, Forschungsgruppe Zelluläre Evolution, MPL
• Prof. Leonhard Möckel, Forschungsgruppe Physikalische Glycowissenschaften, MPL & W2 Professur für Nanooptische Bildgebung, Medizinische Fakultät, FAU
• Prof. Tomohisha Toda, W2 Professur für Neuronale Epigenomik, Medizinische Fakultät, FAU
• Dr. Daniel Wehner, Forschungsgruppe Neuroregeneration, MPL
• Dr. Katja Zieske, Max-Planck-Forschungsgruppe Molekulare Biophysik, MPL