Noch nie dagewesene Einzelzellstudien an virtuellem Embryo

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“Wie entstehen die vielen verschiedenen Zelltypen im Körper während der Embryonalentwicklung aus einer Eizelle, die nur eine einzige Zelle ist? Dies ist eine der grundlegendsten Fragen der Biologie”, erklärt Dr.

Pierre Neveu, Gruppenleiter am EMBL Heidelberg, die Gründe für die Forschung, die er und seine Gruppe in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Dr.

Lars Hufnagel durchgeführt haben.Während die Beantwortung dieser Frage für das Verständnis der Entstehung mehrzelliger Organismen von wesentlicher Bedeutung ist, ist die Untersuchung der Entwicklungsmechanismen, die diese zelluläre Diversifizierung auf der Ebene der einzelnen Zelle, des gesamten Genoms und des ganzen Embryos vorantreiben, eine anspruchsvolle Aufgabe.

Bislang fehlte uns ein umfassendes Verständnis der Genexpressionsprogramme.

Diese weisen die einzelnen Zellen an, die verschiedenen Zelltypen zu bilden, die für den Aufbau eines Embryos notwendig sind”, erklärt Dr.

Hanna Sladitschek, Erstautorin der Studie – eine ehemalige Postdoc am EMBL Heidelberg und jetzt an der Medizinischen Fakultät der Universität Padua.

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Trotz jüngster Fortschritte auf diesem Gebiet ist eine vollständige Darstellung der Embryonalentwicklung, die jede einzelne Zelle in Raum und Zeit berücksichtigt, bis heute nicht erreicht worden.Die Forscher des EMBL konnten dieses Problem lösen, indem sie einen “virtuellen Embryo” von Phallusia mammillata konstruierten – eine Art von Meeresorganismen, die als Seescheiden bekannt sind und im Mittelmeer und im Atlantik vorkommen.

Diese Art wurde als Modellsystem ausgewählt, weil sie mit Wirbeltieren verwandt ist und jedes Individuum die gleiche Anzahl von Zellen hat, was es einfacher macht, Beobachtungen von vielen Exemplaren zu kombinieren.Dieser virtuelle Embryo beschreibt die Genexpression und Morphologie jeder einzelnen Zelle eines Embryos bei jeder Zellteilung im frühen Entwicklungsstadium – und zeigt die Entwicklung von einer einzelnen Zelle bis zum 64-Zellen-Stadium.

Nach diesen ersten sieben Zellteilungen sind die Schicksale der zukünftigen Nervenstränge, des Gehirns, der Keimzellen, der Blutzellvorläufer und der Muskeln bereits festgelegt.

Damit ist es die erste vollständige Beschreibung der….

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