Zell- und Gewebeentwicklung auf der Basis binärer Entscheidungen

7. Juni 2019 - 12:23

Eine internationale Studie unter maßgeblicher Mitwirkung auch von in Wien arbeitenden Wissenschaftern hat an Zellen von Mäusen neue Erkenntnisse zur Entwicklung von Zellen und Geweben gebracht. Mehrfach erfolgen demnach Entscheidungen der Zellen an sprichwörtlichen Weggabelungen. Die Studie ist in der US-Wissenschaftszeitschrift Science erschienen.

Forscher führten an Zellen von Mäusen Untersuchungen durch
Forscher führten an Zellen von Mäusen Untersuchungen durch

Die Wissenschafter von MedUni Wien, CeMM (Zentrum für Molekulare Medizin/Wien), Harvard Medical School (Boston/USA), des Karolinska Instituts in Schweden und anderen Institutionen haben an Zellen der Neuralleiste von Mäusen - das ist eine embryonale Gewebestruktur, welche Ursprung verschiedener Zelltypen und Gewebestrukturen ist - untersucht, wie sich die Zellen in jeweils bestimmte Richtungen entwickeln. Beim Menschen sind Neuralleisten-Zellen zum Beispiel für die Entstehung des Gesichtes, der Zähne, der Sinnesneuronen und der Pigmentierung verantwortlich.

Werdegang in form eines Entscheidungsbaumes

Die Studiengruppe - Igor Adameyko vom Wiener Hirnforschungszentrum und auch am Karolinska Institut tätig fungierte als Ko-Studienleiter - zeichnete den Zell-Werdegang in Form eines Entscheidungsbaumes mit einer Reihe von Weggabelungen auf. Dies erfolgte durch Einzell-Sequenzierung. Die Ergebnisse zeigten, dass die Zellen im Laufe ihres Weges bis ins Erwachsenenalter mehrfach konkurrierenden Wahlmöglichkeiten gegenüberstehen und eine Reihe von binären Entscheidungen treffen, bis sie ihre endgültige Bestimmung erreichen.

Bei den Zellen der Neuralleiste läuft das zum Beispiel in drei Phasen ab: Aktivierung der konkurrierenden genetischen Programmierungen, die um die Aufmerksamkeit der Zelle wetteifern, graduelle Beeinflussung in Richtung einer der Alternativen und die endgültige Bestimmung der Zelle, wie die MedUni Wien in einer Aussendung mitteilte. Konkurrierende Gruppen von Genen - genetische Programme, die verschiedene Zellfunktionen regulieren - drängen die Zellen gleichzeitig in unterschiedliche Entwicklungspfade hinein. Je näher die Zelle zu einer Entscheidungsgabelung kommt, desto größer ist die Ko-Aktivierung der zwei genetischen Programme. Sobald sich eine Zelle für einen Pfad entscheidet, wird dieses genetische Programm stärker, während das konkurrierende Programm schwächer und stillgelegt wird. Was aber zur endgültigen Entscheidung einer Zelle führt, in die eine oder andere Entwicklungsrichtung "abzubiegen", ist nicht bekannt.

(APA/red, Foto: APA/APA (Hochmuth))


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