Zellen in Bewegung

Bakterien und andere einzellige Lebewesen, aber auch die Zellen eines Organismus können sich auf unterschiedliche Art und Weise fortbewegen. Von solchen Bewegungsvorgängen ist die Biophysikerin Franziska Matthäus (41) fasziniert.

Bakterien und ihre Reaktion auf Lockstoffe

Mit ihrer Forschungsgruppe hat sie unter anderem Modelle für das Bewegungsverhalten von Escherichia-coli-Bakterien erarbeitet. „Dabei haben wir einzelne Bakterienzellen und größere Populationen betrachtet und auch die regulatorische Signalverarbeitung in den Bakterien berücksichtigt“, sagt Matthäus. Die neue Würzburger Juniorprofessorin hatte hier zum Beispiel im Blick, wie die Zellen die Veränderung in der Konzentration chemischer Lockstoffe wahrnehmen und sich danach ausrichten.

Lungenkrebszellen bewegen sich in Gruppen

Auch für Lungenkrebszellen interessiert sich Matthäus. „Diese Zellen bewegen sich koordiniert in ganzen Gruppen“, erklärt sie. „Wir haben ein Modell entwickelt, mit dem sich ihr Bewegungsverhalten nach einer Stimulation mit Wachstumsfaktoren nachbilden lässt.“ Aus der Dynamik des Bewegungsverhaltens könne man sogar Rückschlüsse darauf ziehen, welche zellulären Prozesse von einer chemischen Behandlung mit Wachstumsfaktoren oder Hemmstoffen beeinflusst werden.

Auf diesem Feld kooperiert die Wissenschaftlerin mit experimentell arbeitenden Kollaborationspartnern am Deutschen Krebsforschungszentrum und am Universitätsklinikum Heidelberg. „In der Zukunft wollen wir unsere Modelle und Datenanalysemethoden erweitern, um beispielsweise frühe Tumorstadien besser beschreiben zu können.“

Schwerpunkte in der Lehre

Für Studierende der Biologie strebt Matthäus vor allem eine erweiterte Theorieausbildung an. In ihren Lehrveranstaltungen möchte sie die Grundlagen in Mathematik und Informatik vertiefen; darauf aufbauend will sie eine Einführung in die mathematische Modellierung biologischer Systeme geben.

Das hält sie für sehr wichtig: „In der Biologie können heutzutage sehr viele Dinge und ihre Dynamik sehr gut quantitativ gemessen werden. Dabei fallen allerdings gewaltige Datenmengen an, zum Teil bis in den Petabyte-Bereich. Und damit muss man umgehen können.“ Mit reiner Datenstatistik sei das nicht mehr zu schaffen, wohl aber mit Modellierungen. „Diese Art der theoretischen Biologie wird in den kommenden Jahren noch zunehmen“, sagt die neue Professorin.

Aus diesem Grund hat die Würzburger Fakultät für Biologie das Center for Computational and Theoretical Biology (CCTB) gegründet, dem Matthäus angehört: „Wir sind offen für Studierende, die mit einsteigen wollen – und zwar Mathematiker, Physiker, Biologen oder Informatiker, die analytisch denken können, die Freude an Computermodellen oder mathematischen Modelle haben, sich für biologische Systeme interessieren und die gern in interdisziplinären Teams mit Leuten arbeiten, die sich in ihren Fähigkeiten ergänzen.“

Werdegang von Franziska Matthäus

Franziska Matthäus wurde 1975 in Friedrichroda in Thüringen geboren. Nach dem Studium der Biophysik an der Humboldt-Universität in Berlin ging sie für ihre Doktorarbeit an die Universität Warschau, dort ans Interdisciplinary Center für Mathematical and Computational Modeling ICM. 2005 schloss sie bei der Polnischen Akademie der Wissenschaften ihre Dissertation ab, die mit „summa cum laude“ bewertet wurde.

2005 wechselte Matthäus dann als Postdoc in die Internationale Graduiertenschule der Universität Heidelberg. Dort übernahm sie 2011 die Leitung der Forschungsgruppe „Komplexe biologische Prozesse“ am Center for Modeling and Simulation in the Biosciences (BIOMS). Zum Sommersemester 2016 folgte sie dann dem Ruf auf die Juniorprofessur für supramolekulare und zelluläre Simulationen am Center for Computational and Theoretical Biology (CCTB) der Uni Würzburg.

Kontakt

Prof. Dr. Franziska Matthäus, Center for Computational and Theoretical Biology (CCTB), Universität Würzburg, T (0931) 31-82305, franziska.matthaeus@uni-wuerzburg.de

Zur Website des CCTB