Im Gegensatz zu klassischen bildgebenden Verfahren, bei denen der Phänotyp, also die anatomische Ausprägung molekularer Ereignisse, nachgewiesen wird, können heute die spezifischen molekularen Veränderungen detektiert werden, die einer Krankheit ursächlich zugrunde liegen. Funktionelle Expressionsanalyse umfasst daher die zellfreie und die zellbasierte Untersuchung von Gen-alterationen, Genaktivitäten und Genexpressionsmustern sowie von Proteinaktivitäten im Rahmen der intrazellulären Signaltransduktion. Zukünftig wird der Nachweis krankheitsrelevanter Moleküle nicht nur zu einem besseren Verständnis von Krankheitsprozessen führen, sondern auch Diagnosen zu einem früheren Zeitpunkt im Krankheitsverlauf ermöglichen. Zur Realisierung dieses Konzeptes ist der umfassende Einsatz hochauflösender fluoreszenzspektroskopischer und -mikroskopischer Verfahren auf den drei relevanten Ebenen der Genexpression (DNA, RNA, Protein) notwendig.

Die funktionelle Expressionsanalyse hat dabei die Aufgabe, die Kinetik von Transkriptions- bzw. Translationsvorgängen aufzunehmen und die zellulären Vorgänge in der Homöostase bzw. bei Krankheit, zu identifizieren und zu charakterisieren. Kenntnisse zur Aktivität bzw. Expression von regulären und mutierten Genen und Proteinen sind essentiell, um die Pathogenese von Krankheiten zu verstehen mit dem Ziel, diagnostische Markersysteme zu entwickeln und rationale Therapieformen zu konzipieren.

Das Graduiertenkolleg versucht die Komplexität der Genexpression durch verschiedene methodische und thematische "state of the art" Ansätze darzustellen. Auf den drei relevanten Ebenen der Genexpression (DNA, RNA, Protein) sollen unterschiedliche strukturelle und funktionelle Aspekte behandelt werden, die geeignet sind, die biologische Bedeutung molekularer Wechselbeziehungen zu verdeutlichen und zu innovativen diagnostischen und therapeutischen Ansätzen zu führen. Das Graduiertenkolleg basiert auf der Zusammenarbeit der Universität Heidelberg mit der Fachhochschule Mannheim - Hochschule für Technik und Gestaltung mit folgenden wissenschaftlichen Einrichtungen: Universitätsklinkum Mannheim, Kirchhoff-Institut für Physik der Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum Heidelberg (DKFZ) und Europäisches Molekularbiologisches Laboratorium (EMBL). Die Teilnehmer arbeiten bereits seit Jahren erfolgreich wissenschaftlich zusammen.