Das Carl und Gerty Cori Institute of Molecular and Computational Metabolism der Österreichischen Akademie der Wissenschaften (ÖAW) in Graz ist ein neu gegründetes Forschungsinstitut, das sich dem Verständnis, der Modellierung und der Gestaltung des menschlichen Stoffwechsels widmet.

Benannt nach Carl und Gerty Cori, deren Entdeckungen grundlegende Prinzipien der Stoffwechselregulation aufdeckten, basiert das Institut auf der Idee, dass der Stoffwechsel eine zentrale Organisationslogik des Lebens darstellt – er bestimmt, wie Materie und Energie innerhalb biologischer Systeme umgewandelt und verteilt werden.

Das Kernkonzept des Cori-Instituts in Graz

Jüngste Fortschritte in der Hochdurchsatzbiologie (Genomik, Proteomik, Metabolomik), der quantitativen Bildgebung und von präzisem Genom Engineering ermöglichen in Verbindung mit Durchbrüchen in den Bereichen künstliche Intelligenz, Datenwissenschaft und mathematischer Modellierung nun ein beispielloses, auf mehreren Ebenen angesiedeltes Verständnis biologischer Systeme.

Gleichzeitig machen neue Möglichkeiten in der chemischen Biologie, der Protein-Engineering und dem zellulären Design den Stoffwechsel zunehmend für rationale Eingriffe zugänglich.

Das Cori-Institut nutzt diese Dynamik, um ein neues Paradigma für die biomedizinische Forschung zu etablieren: einen integrierten, interdisziplinären Ansatz, der experimentelle und computergestützte Wissenschaft vereint, um Stoffwechselprozesse zu entschlüsseln, zu modellieren und letztlich zu gestalten.

Während der Schwerpunkt auf der Humanbiologie und Krankheiten liegt, erkennt CORI auch an, dass der Stoffwechsel in einem breiteren physiologischen und ökologischen Kontext stattfindet, der Gesundheit und Krankheit in entscheidender Weise beeinflussen kann.

Ein neues Forschungsmodell

Um dies zu erreichen, bringt das Cori Wissenschaftler:innen aus den Bereichen Mathematik, Informatik, Biologie, Chemie, Medizin und Ingenieurwesen in eng verzahnten Teams zusammen.

Diese Teams werden:

• hochdimensionale experimentelle und klinische Datensätze generieren
• prädiktive, quantitative Modelle metabolischer Systeme entwickeln
• diese Modelle in mechanistisches Verständnis und umsetzbare Hypothesen übersetzen
• und die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien ermöglichen

Das Institut verbindet fundiertes computergestütztes Fachwissen mit modernsten experimentellen Möglichkeiten und schafft so ein Forschungsumfeld, in dem Daten, Modelle und biologische Systeme sich gegenseitig kontinuierlich beeinflussen und verfeinern.

Beispiele für die Bandbreite der Forschungsinteressen von Cori:

• umfassendes, quantitatives Modell des menschlichen Stoffwechsels (Leitprojekt)
• KI-gestützte Stoffwechselmodellierung von Subsystemen
• Modellierung der mitochondrialen Energiehomöostase als System gekoppelter nichtlinearer ODEs
• Stoffwechsel und Bioenergetik als Treiber von Neurodegeneration, kognitivem Verfall und Alterung
• Lebenszyklus und Dynamik der Mitochondrien
• Metabolic Engineering neuer Stoffwechselwege zur Modulation von Krankheiten
• Entdeckung bioaktiver kleiner Moleküle als Schlüsselmediatoren metabolischer und ökologischer Wechselwirkungen
• Dynamischer Stoffwechselfluss und Echtzeit-Messung
• Membrantransport; chemischer Austausch und metabolische Kommunikation zwischen Organen
• Immunmetabolismus und Wirt-Pathogen-Interaktionen
• Entwicklung von Stoffwechselmodulatoren auf Basis kleiner Moleküle
• Exposom-abhängige Hormonmimetika und endokrine Disruptoren
• Bürgerbasierte Echtzeit-Kartierung der Auswirkungen des Exposoms auf den menschlichen Stoffwechsel und das Krankheitsrisiko
• Stoffwechselkontrolle der Zellidentität
• Schnittstelle zwischen Mikrobiom und Metabolom
• Räumlicher und Einzelzell-Stoffwechsel
• Ernährung und Foodomics
• Stoffwechsel und Fruchtbarkeit
• Immunstoffwechsel
• Paläometabolismus

Auf dem Weg zu transformativer Wirkung

Durch die Förderung eines fundierten und quantitativen Verständnisses des Stoffwechsels verfolgt das Cori folgende Ziele:

• Aufdeckung grundlegender Prinzipien der Humanbiologie
• Ermöglichung neuer Ansätze für die Diagnose, Prävention und Behandlung von Krankheiten
• sowie die Förderung von Innovationen in Medizin und Biotechnologie

Damit strebt das Cori-Institut die Etablierung eines führenden europäischen Exzellenzzentrums an, eines interdisziplinären Umfelds, in dem wissenschaftliche Genauigkeit, Kreativität und Kooperation zusammenkommen, um die Zukunft der biomedizinischen Forschung zu gestalten.