Übergeordneter Schwerpunkt der Abteilung ist die Identifikation von Regulationswegen und zellulären sowie extrazellulären Mechanismen der funktionellen und strukturellen Anpassung auf mechanische und metabolische Belastungen unter physiologischen und pathophysiologischen Bedingungen. Insbesondere die Bedeutung der extrazellulären Matrix und epigenetischer Regulationen in Zusammenhang mit körperlicher Belastung und Training sind übergeordnete wissenschaftliche Orientierung. Darüber hinaus sind metabolische, hormonelle und rheologische Fragestellungen in den Arbeitsgruppen der Abteilung Molekulare und Zelluläre Sportmedizin verankert. 

Die Forschungsprojekte der Abteilung sind nicht nur grundlagenwissenschaftlich orientiert sondern haben einen hohen translationalen Anteil, was bedeutet, dass eine enge Verzahnung von praktischer und klinischer Forschung mit der Grundlagenforschung gelebt wird. Dies erlaubt es neue innovative Weg vor allem im Bereich der Bewegungs- und Sporttherapie zu verfolgen, dies wird derzeit vor allem im  Bereich „Krebs uns Sport“ verfolgt, soll aber auch in anderen klinischen Feldern bzw. bei anderen Krankheitsentitäten ausgebaut werden.

Die Zielgewebe sind vor allem die Skelett- und Herzmuskulatur sowie die Gefäße und das Blut. Darüber hinaus werden diese Untersuchungen jedoch auch an Geweben des Binde- und Stützgewebes (Knochen, Knorpel und Sehnen) und des Immunsystems durchgeführt. Der Abhängigkeit der Geweberegeneration von Stamm- und Vorläuferzellen wird durch spezifische Forschungsprojekte zum Einfluss von körperlicher Aktivität auf die Mobilisierung und Aktivierung von diesen Zellen Rechnung getragen. Zur Identifikation von Regulationsmechanismen und funktionellen und strukturellen Anpassungsmechanismen ist es notwendig, dass das Untersuchungsspektrum von der Einzelzellenbetrachtung in vitro, über tierexperimentelle Versuche bis hin zu Untersuchungen am Menschen unter körperlicher Belastung reicht.

Die Fokussierung ist dabei nicht auf den Leistungssport beschränkt, sondern beinhaltet auch den Breiten- und Gesundheitssport, hier vor allem Tumorerkrankungen, Kardiovaskuläre Erkrankungen, Diabetes mellitus II und das Metabolische Syndrom sowie in verstärktem Maß auch , Neurodegenerative Erkrankungen. Die Leistungssport bezogenen Fragestellungen sind weitgehend Teil der Grundlagenforschung von Momentum und werden in enger Interaktion mit den am Momentum beteiligten Kollegen bearbeitet. 

Im Einzelnen sind die Hauptschwerpunktgebiete:

-Epigenetische Regulation durch metabolische und mechanische Reize

-Physiologische und pathophysiologische Belastungsanpassung des Herzens

-Muskuloskelettales System Mechanismen der Anpassung auf mechanische und metabolische Reize

-Diabetes / metabolisches Syndrom – Mechanismen der Anpassung auf körperliche Aktivität

-Stammzellen/Vorläuferzellen und Sport – Satellitenzellen, Endotheliale Vorläuferzellen und Mesenchymale Stammzellen

-Funktionelle und strukturelle Anpassung des Gefäßsystems im Herz und Skelettmuskel unter mechanischer und metabolischer Belastung

-Laktat als biologischer Regulator

-Krebs und Sport

-Extrazellularmatrix/Zellinteraktion – Einfluss von körperlicher Aktivität und Bedeutung für die Vermittlung von mechanischen Reizen.

-Erythrozytenregulation, Rheologie und Stickstoffmonoxidsystem

-Neurodegenerative Erkrankungen  und Sport – Mechanismen über die Neuroregeneration geregelt wird