Wissenschaftliches Profil

Die Arbeit des Max-Planck-Instituts für medizinische Forschung wird seit Gründung des Instituts 1927 als Kaiser-Wilhelm-Institut für medizinische Forschung von herausragenden Persönlichkeiten und exzellenter Wissenschaft an der Schnittstelle zwischen Physiologie, Physik, Chemie und Biologie geprägt.

In seiner bald hundertjährigen Geschichte hat das Institut mehrere grundlegende Neuorientierungen erlebt. Zentrales Thema der Forschung ist es seit der Berufung dreier neuer Direktoren 2016 und 2017, die immens komplexe Dynamik der Wechselwirkungen zwischen Makromolekülen in der lebenden Zelle – gesund oder krankhaft – in Echtzeit zu beobachten und zu manipulieren.

Mit dem neuen Standort auf dem Bildungscampus in Heilbronn, den die langfristige Förderung durch die Dieter Schwarz Stiftung seit 2025 ermöglicht, erweitert sich die Arbeit des Instituts um die Forschung mit künstlicher Intelligenz in der Biomedizin. Hinzu kommt das neu entwickelte „First in Translation“-Konzept: Es hat zum Ziel, Grundlagenforschung und Anwendungen nahtlos zu verbinden und somit den Transfer wissenschaftlicher Erkenntnisse in die Praxis zu beschleunigen.

Die aktuell vier Abteilungen am Gründungsstandort in Heidelberg tragen mit ihrer einmaligen Expertise auf sich ergänzenden Gebieten zum Forschungserfolg bei: die Bestimmung atomarer Struktur (Ilme Schlichting), optische Nanoskopie (Stefan Hell), das Design neuer Reportermoleküle (Kai Johnsson) sowie zelluläre Materialwissenschaft und Biophysik (Joachim Spatz). Sie entwickeln neue Werkzeuge für die biomedizinische Forschung, die zu neuen Ergebnissen, Erkenntnissen und medizinischen Fortschritten führen werden.

Die beiden neu am Standort in Heilbronn angesiedelten Abteilungen – die einmal per Umzug der Abteilung von Joachim Spatz, einmal durch Neuaufbau entstehen – ergänzen das Spektrum um die biomedizinische Forschung mit KI. Auch im Zuge dieser zukunftsweisenden Veränderungen prägt die Idee des Institutsgründers Ludolf von Krehl weiterhin das wissenschaftliche Profil: medizinische Forschung durch die enge Zusammenarbeit von Physiolog*innen, Biolog*innen, Physiker*innen und Chemiker*innen an einem Institut zu fördern. 

Biomolekulare Mechanismen - Ilme Schlichting

Prozesse in lebenden Zellen beruhen auf Wechselwirkungen zwischen abertausenden verschiedenster Moleküle. Um einzelne Prozesse zu verstehen, müssen wir nicht nur die atomaren Strukturen der einzelnen beteiligten Moleküle kennen, sondern vielmehr auch ihre Änderungen während dieser Wechselwirkungen verfolgen. Die MitarbeiterInnen der Abteilung Biomolekulare Mechanismen entwickeln und verwenden neue Methoden, um auch bei sehr schnellen Ereignissen zu beobachten, wie Eigenschaften und Bewegungen von Atomen zur biologischen Funktion von Molekülen beitragen.

Zelluläre Biophysik - Joachim Spatz

Das zentrale wissenschaftliche Ziel der Abteilung ist die Entwicklung von Technologien, die auf der interdisziplinären Anwendung von Physik, Chemie, und Materialwissenschaften basieren. So sollen grundlegende Fragestellungen der Zellbiologie und Biomedizin erklärt sowie lebensähnliche Materialien konstruiert werden. Die Erforschung von Zellkohorten, im Hinblick auf ihre Entscheidungsprozesse und Organisation sowie Konstruktion und Funktion von synthetischen Zellen, Designer-Immunzellen und Geweben sind Beispiele der vielfältigen Projekte in der Abteilung für Zelluläre Biophysik.

Chemische Biologie - Kai Johnsson

Leben beruht auf dem zeitlich und räumlich orchestrierten Zusammenspiel von Biomolekülen. Der Großteil dieser Prozesse findet für uns jedoch bisher im Verborgenen statt. Die Abteilung Chemische Biologie um den Direktor Kai Johnsson entwickelt deshalb Methoden zur Lokalisierung und Quantifizierung ausgewählter Biomoleküle in lebenden Zellen. Diese Methoden tragen zu einem molekularen Verständnis zellulärer Vorgänge bei und finden darüber hinaus Anwendungen in der Biomedizin.

Optische Nanoskopie - Stefan W. Hell

Die Abteilung Optische Nanoskopie konzentriert sich auf die Entwicklung, Validierung und Umsetzung von Methoden optischer Mikroskopie, die die klassische Beugungsgrenze weit unterschreiten. Das primäre Ziel dieser Abteilung ist es, die nano-optische molekulare Analyse in (lebenden) Zellen voranzutreiben.