Vision-Mission-Strategie

Der Agrar-Ernährungs-Gesundheits-Sektor befindet sich im raschen Wandel, der neue wissenschaftliche Herausforderungen bislang unbekannten Ausmaßes mit sich bringt: über 50 % der weltweit pflanzenbaulich nutzbaren Flächen werden bereits für die Nahrungsmittelproduktion verwendet, mehr als 30 % aller produzierten Lebensmittel gelangen in den Abfall. Gleichzeitig erfordern das beständige Bevölkerungswachstum sowie veränderte Ernährungsgewohnheiten eine rund 60-prozentige Steigerung der Nahrungsmittelproduktion, um die im Jahr 2050 erwarteten 9,6 Mrd. Menschen ernähren zu können. Die ansteigende Prävalenz von Lebensmittel-Allergien und -Unverträglichkeiten wie die Zöliakie und die Nicht-Zöliakie-Glutensensitivität, aber auch die von Verbrauchern als vorbeugende Maßnahme fehlinterpretierte Meidung bestimmter Lebensmittelgruppen veranlassen zunehmend mehr Menschen spezielle Ernährungsformen zu wählen und machen die Entwicklung neuartiger, zielgruppenspezifischer  Lebensmittelprodukte erforderlich.

Zudem lassen eine gestörte Regulation der Nahrungsaufnahme sowie das Ungleichgewicht zwischen Energieaufnahme und -verbrauch die Zahl der Menschen dramatisch zunehmen, die von ernährungsassoziierten Erkrankungen betroffen sind. So sind das durch eine hyperkalorische Ernährung und einen Mangel an körperlicher Bewegung sich entwickelnde metabolische Syndrom, das dadurch ausgelöste krankhafte Übergewicht (Adipositas) und die in Folge einer zunehmenden Insulinresistenz entstehende Diabetes-Erkrankung längst zu ernst zunehmenden Problemen für Gesundheitspolitik und Volkswirtschaft geworden.

Heute zeigt sich, dass die bislang erfolgte „isolierte“ Betrachtung einzelner Lebensmittelinhaltsstoffe zu kurz gegriffen hat. Sie hat teils zu widersprüchlichen wissenschaftlichen Meldungen über „vermeintlich“ gesunde Lebensmittel geführt und hat so die Schere zwischen der Absicht, den Verbraucher zu einer gesunden Ernährung zu bewegen, und dem tatsächlichen Konsumverhalten nur noch weiter geöffnet.

Ebenso stellt die nachhaltige Produktion ausreichender Mengen an Lebensmitteln, deren Inhaltsstoff- und Funktionsprofile an den Präferenzen (zum Beispiel Aroma, Geschmack, Textur), der Akzeptanz (zum Beispiel vegane Ernährung, Lebensmittelallergien und -unverträglichkeiten) sowie den nutritiven und gesundheitlichen Bedürfnissen (zum Beispiel Mikronährstoffe) der Verbraucher ausgerichtet sind, eine der größten Herausforderungen der Menschheit dar. Für diese Probleme wirksame Lösungsansätze zu finden, setzt - weit über die Kenntnis von Einzelmolekülen hinaus - ein neues, molekulares Systemverständnis voraus, welches die komplexen Wirksysteme biologisch relevanter Inhaltsstoffe (Effektormoleküle) beginnend von den Rohstoffen über maßgeschneiderte Lebensmittelprodukte hinaus bis hin zu deren physiologischen Wechselwirkungen mit dem menschlichen Organismus umfasst.

Daher hat Prof. Dr. Thomas Hofmann entsprechend den Forderungen des letzten Evaluierungsberichts eine inhaltliche und strukturelle Er­neuerung des Leibniz-Instituts eingeleitet. Das Leibniz-Institut erarbeitet in seiner Neuaufstellung ein einzigartiges Forschungsprofil an der Schnittstelle Chemie · Biologie · Bioinformatik, das weit über die ehemalige Stammdisziplin der klassischen Lebensmittelchemie hinausgewachsen ist und in einer weiteren Ausbauphase noch um die Biotechnologie ergänzt werden soll.

Im Hinblick auf die biologische Funktion komplexer Inhaltsstoffmuster wird das Leibniz-Institut die Entwicklung einer »Systembiologie der Lebensmittel« einleiten. Um diesen Auftrag zu erfüllen, ist das Leibniz-LSB@TUM darauf ausgerichtet, die Struktur-Funktionszusammenhänge komplexer Systeme biofunktionaler Lebensmitteinhaltsstoffe zu klären, diese aus alternativen Rohstoffen wie Algen und Prozessseitenströmen durch ressourcenschonende Herstellungsverfahren in finale Lebensmittelprodukte zu überführen sowie deren Funktion als biologische Wirk- und Signalmoleküle zur Stimulation ernährungsphysiologisch relevanter Stoffwechselprozesse aufzuklären (Wirksystemforschung).

Durch die Entschlüsselung der Translationsprinzipien komplexer Lebensmittel-Effektorsignaturen (Wirkstoffsysteme) in individualisierte Aktivierungsmuster von molekularen Zielstrukturen wie Rezeptoren und Ionenkanäle, von Signaltransduktions- und Genregulationsprozessen in Zellen des Gastrointestinaltrakts sowie des zellulären Immunsystems (Blutzellen) sollen neue Grundlagen für personalisierte Ernährungskonzepte erarbeitet und wichtige Beiträge geliefert werden, um die Dynamik des gesamten Essverhaltens besser zu verstehen.

Die Agenda des Leibniz-LSB@TUM leitet sich von der folgenden, zukunftsfähigen Vision, Mission und Strategie ab:

VISION

Das Leibniz-LSB@TUM spielt eine international führende Rolle bei der wissenschaftlichen Entschlüsselung und Steuerung molekularer Funktionssysteme entlang der gesamten Lebensmittel-Wertschöpfungskette, von den Rohstoffen über finale Lebensmittelprodukte bis hin zum Konsumenten, sowie bei der Erforschung der Chemorezeptor-vermittelten Humanbiologie.

MISSION

Das Leibniz-LSB@TUM identifiziert, prognostiziert und optimiert molekulare Effektorsysteme, welche die sensorisch-nutritive Qualität sowie die Sicherheit von Lebensmitteln prägen. Es untersucht die Rolle dieser Effektorsysteme als Informationsträger zwischen biologischen Systemen und nutzt die Kenntnis ihrer Wirkungsmechanismen, um gesundheitsrelevante metabolische und zelluläre Prozesse zu steuern.

STRATEGIE

Unter Nutzung analytischer Hochleistungstechnologien verknüpft das Leibniz-LSB@TUM in einem systembiologischen Ansatz experimentelle Erkenntnisse der chemischen und biologischen Grundlagenforschung mit Analysemethoden der Bioinformatik. Im Wechselspiel zwischen Experiment und In-silico-Modellierung wendet das Institut mathematische Konzepte des maschinellen Lernens auf komplexe Lebensmittel-Effektorysteme und deren Chemorezeptor-vermittelte Wechselwirkungen mit der Humanbiologie an.