Projektbeschreibung
Lichtsignale für die zelluläre Kommunikation
Zellen kommunizieren über komplexe chemische Signale, aber die Nachbildung dieser Interaktionen ist eine große Herausforderung, insbesondere für synthetische Zellen, die nicht über die komplizierten Systeme von lebenden Zellen verfügen. In diesem Zusammenhang stellt das ERC-finanzierte Projekt Lighthouse einen Durchbruch dar: ein lichtbasiertes Kommunikationssystem, das eine sofortige, hochspezifische Signalisierung zwischen Zellen ermöglicht. Im Gegensatz zu chemischen Signalen kann Licht transparente Barrieren durchdringen und ist nicht auf Membrantransporter angewiesen. Im Rahmen des Projekts wird dieses System zunächst in synthetischen Zellen getestet und dann auf bakterielle und Säugetierzellen übertragen. Letztendlich zielt das Lighthouse-Team darauf ab, multizelluläre Gemeinschaften zu schaffen, in denen Zellen mithilfe von Lichtsignalen zusammenarbeiten, konkurrieren oder sich verteidigen. Diese Innovation könnte das zelluläre Bioengineering revolutionieren und den Weg für neue biomedizinische und biotechnologische Anwendungen ebnen.
Ziel
Engineering cell-to-cell communication is fundamental –yet highly challenging– for programming multicellular systems and interfacing living and biomimetic synthetic cells. The problem lies in developing specific communication that is independent of existing chemical signaling and in connecting it to cell behavior. Both the high complexity of intercellular signaling in living cells and the fairly limited capabilities of synthetic cells severely restrict possibilities to engineer communication in and between these two realms. Here, I propose a new nonchemical mode of cell-to-cell communication that operates with light as a signal. I aim to develop sender cells that produce visible light as a signal that corresponding receiver cells respond to. In this light-based communication, the signal will propagate at the speed of light independent of diffusion, will cross optically transparent barriers without the need for membrane transporters, and will allow communication even between physically separated cells. Also, the light signal will be orthogonal of native chemical signals, resulting in high specificity and no cross talk. First, I will establish light-based communication in molecularly defined synthetic cells to decipher the central rules of this new mode of communication. Detailed characterization (light generation, response, distance, dynamics, orthogonality) of light-based communication will provide the framework for later programming of multicellular behavior. Second, I will transplant light-based communication into bacterial and mammalian cells, showing for the first time that communication with light is possible at the cellular level. Last, I will engineer diverse communities of living and synthetic cells with light-based communication showing various behavior, including collaboration, predation, and defense. Ultimately, this will pave the way for an independent, highly modular, nonchemical mode of communication for cellular bionics and cellular bioengineering.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
- Naturwissenschaften Biowissenschaften biologische Verhaltenswissenschaften Ethologie biologische Wechselwirkung
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
- synthetic cell
- artificial cell
- bottom-up synthetic biology
- optogenetics
- photoswitchable proteins
- reversible
- intercellular communication
- light
- cell signaling
- multicellular communities
- biomimetic systems
- quorum sensing
- orthogonal communication
- biohybrids
- cellular bionics
- bioluminescence
- giant unilamellar vesicles
- luciferase
Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2024-COG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
48149 Muenster
Deutschland
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.