Річний звіт - Завантажити PDF безкоштовно

2014 2015 Річний звіт Лейбніцький інститут досліджень старіння Інститут Фріца Ліпмана е.в. (FLI) Beutenbergstrasse 11 07745 Єна Тел. +49 (3641) 65-6000 Факс +49 (3641) 65-6351 [email protected] www.leibniz-fli.de

стовбурових клітин

Зміст Ласкаво просимо 7 Місія та цілі 8 Що робить FLI унікальним 8 Дворічний огляд 2014 2015 9 Успішна реструктуризація FLI 9 Дослідницькі кооперації 24 Факти та цифри 2014 2015 короткий огляд 26 Огляд досліджень 33 Фокус досліджень 34 Дослідницькі групи Програма I: Старіння стовбурових клітин та збереження органів 36 Програмна область II: Накопичення молекулярних пошкоджень та (епі) ​​генетика старіння 52 Основна сфера проекту: Системна біологія та біоінформатика старіння 74 Організація 83 Структура 84 Органи асоціації 85 Розвиток персоналу 86 Проекти, що фінансуються сторонніми розробками 88 Перспективи 89 4

Програмна область I: Старіння стовбурових клітин та збереження органів Територія проекту 1 38 40 42 43 Дослідницька група Рудольф Дослідницька група Мальцана Асоційована група Гонсалес-Естевес Асоційована дослідницька група Герліх 44 45 Асоційована дослідницька група Плубіду Співпраця Група Джаспер Проектна область 2 46 48 50 51 Дослідницька група Englert Research Group Morrison Associated Research Heuer Associated Research Group Програмна область Вейх/Генольд II: Накопичення молекулярних збитків та (епі) ​​генетики старіння Проектна зона 3 54 56 58 60 Дослідницька група Дікманн Дослідницька група Герлах Дослідницька група Велика дослідницька група Каетер 62 64 Дослідницька група, ніж дослідницька група Ван Проектна область 4 66 68 70 71 Дослідницька група Ермолаєва Дослідницька група Платцер Колектив Cirstea Група співпраці Cellerino 72 Група співпраці Марц Загальний напрямок проекту: Системна біологія та біоінформатика старіння Область проекту 5 76 78 80 Дослідницька група Дослідницька група Кестлера Ori Associated Research Group Sühnel 5

6 Правління FLI. Лікар. Даніеле Бартель та професор д-р К. Ленхард Рудольф.

1 д. Мікробіом b. Системні фактори b. Нішеві клітини Старіння стовбурових клітин a. Диференціація та самовідновлення Старіння клітин-попередників c. Походження та клональне домінування мутантних стовбурових та клітин-попередників Фокус дослідження в проектній області 1. a. На сьогоднішній день до кінця невідомо, які механізми погіршують функції клітин у літньому віці, в яких типах стовбурових та попередніх клітин у різних тканинах. b. Відносний вплив нішевих клітин та системних факторів на старіння стовбурових клітин ще потрібно дослідити для різних тканин. c. Клональне поширення мутантних клітин пов’язане з розвитком захворювань у літньому віці. Однак у механічному відношенні процес все ще недостатньо вивчений. Зміни інтенсивності кольору представляють клональне домінування вихідних стовбурових (зелених) та клітин-попередників (сірих). d. З'являється все більше доказів того, що вікові зміни мікробіома впливають на функцію стовбурових клітин і навпаки.

2 Б. Старіння імунної системи та запалення a. Зміни в шляхах розвитку сигналізації c. Системні та мікросередовища регуляторів збереження органів Фокус досліджень у проектній області 2. Збереження органів контролюється місцевими та системними факторами, які піддаються віковим змінам. a. Вважається, що генетичні та епігенетичні зміни в сигнальних шляхах розвитку сприяють прогресивному старінню та розвитку захворювань у літньому віці. Для кращого розуміння збереження органів у літньому віці важливо вивчити причини та наслідки цих змін. b. Старіння імунної системи та хронічне запалення збільшують ризик зараження та сприяють руйнуванню тканин з віком. c. Зміни обміну речовин, зміни мікробної колонізації кишечника, хронічне запалення та застарілі або пошкоджені клітини призводять до вікових змін системних сигналів у крові, що, в свою чергу, сприяє розвитку захворювань або пухлин у похилому віці.

3 Зовнішні сигнали Бар’єр реплікації Теломерове укорочення ДНК розриви Мітохондріальний стрес ER стрес Токсичні білки Фокус досліджень в області проекту 3. Накопичення пошкоджених макромолекул або субклітинних структур (органел) тісно пов’язане з неправильним функціонуванням клітин, що сприяє відмові тканин та органів у літньому віці. Пошкодження ДНК, геномна нестабільність, неправильне згортання білка або дефекти розщеплення токсичних білків можуть погіршити функцію клітин. Зміни мітохондріальної ДНК та білкових комплексів впливають на метаболізм клітин, що загалом впливає на підтримку клітин.

4 Мікробна колонізація Порівняльна геноміка в порівнянні з поверхнею тіла хазяїна Метаболічні продукти та інші сигнали Людська миша Планарія Риба Функціональна геноміка C. elegans Клональна мутація/неоднорідність клітин Drosophila Me Me K27 Me Me Зміни в епігеномі Фокус досліджень в проектній області 4. Для того, щоб мати можливість пояснити причини старіння порівняльний аналіз геному, проведений у короткочасних та довговічних модельних системах. Функціональна геноміка має на меті виявити причини та механізми, які беруть участь у старінні живих істот. Крім того, виявляються генетичні фактори ризику розвитку вікових захворювань. У майбутньому область проекту буде розширена, включаючи аналіз взаємозв'язку між господарем та мікробіомом, який змінюється з віком. Центральне питання тут полягає в тому, як ці зміни впливають на клональні мутації та епігенетичні зміни через продукти метаболізму та інші сигнали. Поєднання цих підходів допоможе зрозуміти наслідки цих змін для зниження функціональності стовбурових клітин, зниження збереження органів та збільшення розвитку хвороби в літньому віці. K27 Я Я

5 Мережі між органами Гени Системна біологія старіння Клітинні мережі Молекулярні та субклітинні мережі Фокус досліджень проектної галузі 5. Біологія старіння - це складна взаємодія мереж на органічному, клітинному, молекулярному та генетичному рівнях. Заснувавши проект проекту "Системна біологія старіння", FLI хоче віддати належне складності цієї взаємодії. Мета полягає в тому, щоб якнайкраще зв'язати дослідження в областях з 1 по 4 шляхом об'єднання мережевих даних з різних системних рівнів і, таким чином, показати механізми та взаємозв'язки, які залишились би нерозкритими за один аналіз.

Науково-технічні установи (Основні засоби): Біоінформатика Поточна цитометрія Функціональна секвенування ДНК Протеоміка Клітинна технологія Перенос геноміки Світлова мікроскопія (SPARK) Наукові послуги: Гістологія, Виробництво білка Ізотопна лабораторія Гамма-опромінення Маленька тварина КТ Лабораторія з Медіа Кухня Фотолабораторія Патологія та рослина S2 Рівень безпеки: електронна мікроскопія Будинки тварин Утримання риби (даніо/Prachtgrundkärpfling)

Лабораторна робота в FLI Зміни на груповому рівні Наукова спрямованість FLI йде паралельно з успішною реструктуризацією. Наприкінці 2015 року в FLI працювали 7 старших та 5 молодших груп. В даний час набирається ще 2 групи. Із загальної кількості 14 груп, які будуть в інституті у 2017 році, 60% є новими керівниками груп. У той же час 8 з 10 колишніх керівників молодших груп FLI були призначені на керівні посади в інших закладах, а в двох випадках - старшими керівниками груп FLI. Успішна реструктуризація в FLI породила імпульс нових наукових співпраць, які виходять за межі інституту. Посилено співпрацю з Університетом Фрідріха Шиллера, Університетською лікарнею Єни та сусідніми інститутами в університетському містечку Бейтенберга та залучено сторонні кошти для створення Наукового Кампусу Лейбніца для регенеративного старіння. Коливання ключових груп Область програми I: Область проекту 1 + 2 Молодша/Старша область проекту 1 + 2 асоційована/співпраця Область програми II: Область проекту 3 + 4 Молодша/Старша область проекту 3 + 4 асоційована/співпраця Загальна область проекту 5 Молодша/Старша область проекту 5 Асоційована/співпраця 22

1 1 1 1 1 К. Ленхард Рудольф Джулія фон Мальцан Крістіна Гонсалес-Естевес (співробітник) Пітер Херліх (юрист) Аспасія Плубіду (юрист) Генріх Яспер (співпраця) 1 2 2 2 2 Крістоф Енглерт Хелен Моррісон Хайке Хойер (юрист) Фальк Вайх/Ронні Генольд (пов'язаний) 3 3 3 3 3 3 Стефан Дікманн Маттіас Герлах Франк Гроссе Крістоф Кетер Мануель Чжао-Ці Ван 4 Марія Ермолаєва 4 4 4 Маттіас Платцер Алессандро Селлеріно (співпраця) Іон К. Цирстеа (співробітник) 4 Манджа Марц ( Співпраця) 5 Ганс Кестлер 5 Юрген Сунель (асоційований) 5 Алессандро Орі Розвиток дослідницьких груп FLI у 2014 та 2015 рр. 23

Факти та цифри 2014 2015 з першого погляду Кількість співробітників *: 292 312 Кількість пов’язаних дослідницьких груп: 6 5 Сукупний коефіцієнт впливу публікацій FLI: 755 801 Нагороди для науковців FLI: 7 6 Публікації в рецензованих журналах: 112 100 Отримане стороннє фінансування (абсолютне в k): Кількість установ, що співпрацюють: 372 353 Кількість молодших/старших груп: 12 13 3.868 4.149 Наукові лекції: 91 94 Кількість лекцій/семінарів вчених FLI у місцевих університетах: 71 47 26 * фінансується FLI

Нагороди 2014 2015 2015 Індустріальний клуб Дюссельдорфа нагородив професором К. Ленхардом Рудольфом медаль SENECA за міжнародні видатні наукові досягнення у галузі досліджень старіння. На знак визнання своєї прихильності до сімейного робочого середовища, FLI отримав друк сім'ї Єни. Новий лабораторний корпус FLI був удостоєний першого призу архітектури BDA: одного - Асоціацією німецьких архітекторів. Лікар. Лікар. Олександр Шульц був нагороджений премією університетського містечка ім. Бейтенберга за найкращу докторську дисертацію та нагородою доктора університету імені Фрідріха Шиллера за найкращу докторську ступінь на медичному факультеті. Професор К. Ленхард Рудольф отримав у 2015 році премію раку Німецького товариства раку та Німецького фонду раку в категорії експериментальних досліджень. 29

Запрошені лекції та виступи 2014 2015 Лекції запрошених міжнародних запрошених доповідачів на FLI 2014 (всього: 50) Німеччина Європа Азія Америка 30 10 2 8 2015 (всього: 49) Німеччина Європа Азія Америка 24 14 2 9 Запрошені наукові лекції вчених FLI 2014 (всього: 49): 53) Лекції на конференціях Гостьові лекції в академічних закладах Лекції в неакадемічних закладах 33 17 3 2015 (всього: 52) Лекції на конференціях Гостьові лекції в академічних закладах Лекції в неакадемічних закладах 31 20 1 30

Розшифрування молекулярних причин старіння як основа для поліпшення здоров'я в старості I. Старіння стовбурових клітин та збереження органів II. Накопичення молекулярних пошкоджень та (епі) ​​генетика старіння 1 3 I. Старіння стовбурових клітин Активний: Карл Ленхард Рудольф (керівник) Джулія фон Мальцан Співробітник: Крістіна Гонсалес-Естевес Асоційований: Пітер Герліх Аспазія Плубіду Співпраця: Генріх Джаспер (з 12/2015) II. Старіння та молекулярні пошкодження Активний: Стефан Дікманн (до 09/2014) Маттіас Герлах (до 12/2015) Франк Гроссе Крістоф Кетер Мануель Тхан (до 12/2015) Чжао-Ці Ван (керівник) 2 Старіння та збереження органів 4 (Епі) Генетика моделей старіння та старіння Активний: Крістоф Енглерт Хелен Моррісон (керівник) Асоціюється: Хайке Хойер (до 12/2014) Фальк Вейх/Ронні Генольд Активний: Маттіас Платцер (керівник) Марія Єрмолаєва (з 04/2015) Співробітник: Іон Цирстеа (до 12/2015) Співпраця: Алессандро Челлеріно Манджа Марц (з 02/2015) Системна біологія та біоінформатика старіння 5 Системна біологія d es Старіння активний: Ганс А. Кестлер (до 12/2015) Алессандро Орі (з 10/2015) Асоційований: Юрген Сунель (до 12/2014) дослідницькі групи в FLI. Усі дослідницькі групи, які проводили дослідження в інституті у 2014 та 2015 роках. 35

Програмна область I Старіння стовбурових клітин та збереження органів 36

Старіння стовбурових клітин та збереження органів 38 40 42 43 44 45 46 48 50 51 Область проекту 1: Старіння стовбурових клітин. Дослідницька група Рудольф Дослідницька група Мальцана Асоційована група Гонсалес-Естевес Асоційована група Чудова асоційована група Плубіду Групи співпраці Джаспер Область проекту 2: Старіння та збереження органів. Englert Research Group Morrison Research Group Associated Group Heuer Associated Group Weih/Hänold 1 2 37

Програма II Накопичення молекулярних збитків та (епі) ​​генетики старіння 52

Накопичення молекулярних пошкоджень та (епі) ​​генетика старіння 54 56 58 60 62 64 66 68 70 71 72 Область проекту 3: Старіння та молекулярні пошкодження. Дослідницька група Дікманн Дослідницька група Герлах Дослідницька група Велика дослідницька група Кетер Дослідницька група, ніж дослідницька група Ван Область проекту 4: (Епі) Генетика моделей старіння та старіння. Дослідницька група Єрмолаєва Дослідницька група Платцер Стипендіат Групи співробітників Cirstea Група співпраці Cellerino 3 березня 4

Н. furzeri має надзвичайно короткий термін життя.

Всеохоплююча область проекту Системна біологія та біоінформатика старіння 74

Системна біологія та біоінформатика старіння 76 78 80 Область проекту 5: Системна біологія старіння. Дослідницька група Kestler Дослідницька група Ori Асоційована дослідницька група Sühnel 5

БІОЛОГІЯ СИСТЕМИ СТАРІННЯ Цифри 2014 2015 Кількість дослідницьких співпраць: 31 29 Вибрані публікації 2015 Grieb M, Burkovski A, Sträng JE, Kraus JM, Groß A, Palm G, Kühl M, Kestler HA. Прогнозування змін у вираженні серцевого гена за допомогою булевої мережі, що включає невизначеність. PLoS One 2015, 10 (7), e0131832. Hein K, Mittler G, Cizelsky W, Kühl M, Ferrante F, Liefke R, Berger IM, Just S, Sträng JE, Kestler HA, Oswald F, Borggrefe T. Спеціальне метилювання Notch1 контролює амплітуду та тривалість Notch1 відповідь. Sci Signal 2015, 8 (369), ra30. Krause JM, Lausser L, Kestler HA. Вичерпна кластеризація підпростору k-найближчого сусіда J Stat Comput Sim 2015, 85 (1), 30-46 (опублікована під час зміни установи). Шмід М, Кестлер Х.А., Потапов С.Про достовірність оцінок AUC, що залежать від часу. Короткий біоінформ 2015, 16 (1), 153-68 (опубліковано під час зміни установи). Völkel G, Lausser L, Schmid F, Kraus JM, Kestler HA. Sputnik: Спеціальні розподілені обчислення. Біоінформатика 2015, 31 (8), 1298-301. Співробітники (станом на: 31 грудня 2015 р.) Докторанти: Людвіг Максиміліан Лауссер, Олександр Грос, Штефан Таудіен Стороннє фінансування 77

ПРАЦІВНИКИ ТА СТУДЕНТИ [n] 100 80 60 40 20 0 43 ІНОСТРАНЦІВ СЕРЕД СТУДЕНТІВ І СТАРТІВ ІНОСТРАНЦІВ СЕРЕД ПЕРСОНАЛУ 12 14 10 10 6 4 3 40 49 55 57 70 73 76 2008 2009 2010 2011 2012 2013 РІК Походження іноземців в інституті 6% 3 % АФРИКА АМЕРИКА АЗІЯ ЄВРОПА 44% 47% 47% Показники 2014 2015 Частка жінок (загальна) у% * Частка жінок серед науковців у% 52,4 54,8 32,8 34,2 Частка іноземців (загальна) у% 21,9 22, 1 Відсоток іноземців серед науковців 43,1 45,4 * Дані на основі співробітників, що фінансуються FLI.