Der NFS Molecular Systems Engineering (MSE) versucht, die in der Biologie vorherrschende Komplexität und die emergenten Eigenschaften zu erfassen. Die Einzigartigkeit dieser Initiative beruht auf der Kombination von sowohl chemischen als auch biologischen Modulen. Bei diesem Ansatz entstehen komplexe dynamische Phänomene als Ergebnis der Integration von molekularen Modulen (molekulare oder biologische Prothesen), die so konzipiert sind, dass sie auf programmierte Weise mit ihrer komplexen Umgebung interagieren.
Dementsprechend zielen wir darauf ab, molekulare Fabriken und zelluläre Systeme zu schaffen, deren Eigenschaften mehr als die Summe der Eigenschaften der einzelnen Module sind. Diese neuen Eigenschaften auf Systemebene entstehen aus der Interaktion chemischer und biologischer Netzwerke, die aus den einzelnen Modulen zusammengesetzt werden.

Die Projekte innerhalb des NFS «MSE» reichen von supramolekularer und Systemchemie für die Top-Down-Herstellung von (biologisch inspirierten) molekularen Systemen und Fabriken bis hin zu System- und Synthetischer Biologie für die Entwicklung zellulärer Systeme für die medizinische Behandlung und Gesundheitskontrolle.

Der NFS «Molecular Systems Engineering» (MSE) ist ein interdisziplinärer Forschungsschwerpunkt, der sich auf Systemchemie, Systembiologie und synthetische Biologie zur Generierung chemischer und biologischer Module konzentriert, die in molekulare Fabriken und zelluläre Systeme integriert werden. Am NFS «Molecular Systems Engineering» (MSE) sind beinahe 100 Forschende und Unterstützungspersonal beteiligt.

Aktuell werden Forschungsprojekte in drei Arbeitsbereichen kombiniert, bei denen akademischer und industrieller Support vereint werden. Einige der jüngsten Forschungsprojekte umfassen die Nanofabrikation einer siliziumbasierten Festkörperplattform für innovative katalytische Systeme, die räumlich kontrollierte biochemische Prozesse imitieren, die Schaffung funktioneller in vivo-Nanoreaktoren auf der Basis von amphiphilen ABC-Dreiblock-Copolymeren, die Entwicklung zellulärer Systeme zur Neuprogrammierung einzelner Zellen sowie rationales Design von Signal- und Zellschaltkreisen für die Behandlung von Krankheiten und Stoffwechselstörungen.

Übergeordnetes Ziel des NFS «MSE» ist es, molekulare Fabriken und zelluläre Systeme für die Produktion von Chemikalien mit hoher Wertschöpfung zu schaffen und neue Anwendungen in der medizinischen Diagnostik, Therapie und Behandlung zu entwickeln, was langfristig zu einem Paradigmenwechsel in den Molekularwissenschaften und zu einer neuen Struktur der Schweizer Forschungslandschaft führen könnte.

Auf lange Sicht wird die Entwicklung molekularer und zellulärer Systeme für klinische Anwendungen unweigerlich Ängste und ethische Herausforderungen in unserer Gesellschaft hervorrufen. Deshalb legt der NFS «MSE» grossen Wert auf die ethischen Aspekte seiner Forschung, mit dem Ziel, Stakeholder aus Wissenschaftlich, Medizin, Ethik, Politik, Kultur und Religion generationenübergreifend zusammenzubringen, um bestehende und zukünftige Herausforderungen durch neue Technologien zu definieren und einen Rahmen für einen echten ethischen Diskurs zu schaffen.

Darüber hinaus engagiert sich der NFS «MSE» aktiv in der Wissenschaftskommunikation, mit einem besonderen Schwerpunkt auf der Verbindung zwischen Wissenschaft und Kunst durch sein Projekt «Kunst des Moleküls», bei dem Kunst eingesetzt wird, um die komplexe Wissenschaft der molekularen Systemtechnik einem breiten Publikum zu vermitteln.

Der Schweizerische Nationalfonds unterstützte den NFS «MSE» in seiner ersten Förderphase von 2014 bis 2017 mit 16 Millionen Franken, in seiner zweiten Förderphase von 2018 bis 2022 mit 18 Millionen Franken.

Der Nationale Forschungsschwerpunkt (NFS) «MSE» wird von Prof. Thomas R. Ward (Direktor) und Prof. Daniel J. Müller (Co-Direktor) geleitet.

Insgesamt 28 Forschungsgruppen werden von einer strukturierten Leitung zusammen mit dem Managementteam unterstützt, das für die Umsetzung aller Managementaktivitäten verantwortlich ist.

Die meisten Forschungsgruppen sind in Basel angesiedelt und arbeiten am Departement Chemie sowie am Departement für Biosystemwissenschaften und Ingenieurwissenschaften (ETH Zürich in Basel), am Universitätsspital Basel und am Institut für Molekulare und Klinische Ophthalmologie Basel.

Weitere Forschungsgruppen sind in Zürich (ETHZ, IBM Research, Universität Zürich), Bern (Universität Bern), Genf (Universität Genf), Lausanne (EPFL) und Villigen (Paul Scherrer Institut) angesiedelt.

Leitung des NFS