q&more
Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

News

Wie entstehen aus Zellen Gliedmaßen?

Neue Mikroskopie-Software ermöglicht genaue Zellbeobachtung

Urheber: Anastasios Pavlopoulos und Carsten Wolff

3D-Rekonstruktionen eines Embryos in seitlicher Ansicht und dem Kopf auf der linken Seite. Die farblich hervorgehobenen Bereiche zeigen, wie sich aus einigen wenigen Zellen Beine herausbilden.

07.05.2018: Während der Entwicklung eines vielzelligen Organismus entsteht aus einer einzigen Zelle eine Reihe unterschiedlicher Zelltypen, die sich wiederum zu verschiedenen Geweben und Organen organisieren. Seit mehr als einem Jahrhundert bemühen sich Biologen darum, die Entwicklungsgeschichte (auch als Zellschicksal bezeichnet) der verschiedenen Strukturen in sich entwickelnden Organismen zu verstehen: Zum Beispiel, durch welche Zellen entstehen Augen oder Gliedmaßen? Wie verändern diese Zellen in der Entwicklung ihr Verhalten, um letztlich die Form und Funktion des Organs zu realisieren?

Solche Fragen zu beantworten war bislang äußerst schwierig, denn eine direkte Beobachtung von sich entwickelnden Embryonen auf zellulärem Niveau stellt eine große Herausforderung dar. Mit einem neuen Ansatz untersuchte ein multinationales und multidisziplinäres Team mit Wissenschaftlern der Humboldt-Universität zu Berlin, des Max-Planck-Instituts für Molekulare Zellbiologie und Genetik (Dresden), des HHMI Janelia Forschungscampus (USA), des Max-Delbrück-Centrums für Molekulare Medizin (Berlin) und dem Pasteur-Institut (Frankreich) die Dynamik und das Verhalten von Zellen während der Entwicklung von Gliedmaßen.

Dazu schaute sich das Forscherteam die Entwicklung des marinen Krebses Parhyale hawaiensis näher an. Er hat entlang seiner Körperachse eine Reihe spezialisierter Gliedmaßen entwickelt – ähnlich einem lebenden Schweizer Taschenmesser. Mittels der hochmodernen Lichtscheibenfluoreszenzmikroskopie konnte die gesamte Embryonalentwicklung von Embryonen mit fluoreszenzmarkierten Zellkernen aufgenommen werden. Dabei wurde Embryo aus verschiedenen Blickwinkeln in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung aufgenommen.

Beobachtung kann Aufschlüsse über Fehlbildungen geben

Mit diesen komplexen und mehrdimensionalen mikroskopischen Aufnahmen standen die Forscher vor der Herausforderung, die biologisch relevanten Informationen aus diesen riesigen Datensätzen zu extrahieren. Dafür entwickelten sie eine spezielle Software namens Massive Multi-View Tracker (MaMuT), die als FIJI Plug-In frei verfügbar ist. Diese Kombination von Mikroskopie und Software ermöglichte es den Wissenschaftlern alle Zellen eines Beines über mehrere Tage in der Entwicklung zu verfolgen.

Dabei wurden morphogenetische Verhaltensmuster der Zellen entdeckt, die zur zellulären Organisation und zum Auswachsen eines Beines beitragen. Dieser neue Weg, die Entwicklung von mehrzelligen Organismen zu untersuchen, wird in Zukunft dazu beitragen, die zellulären und molekularen Mechanismen, die das Schicksal von Zellen während der Entwicklung eines Organismus bestimmen, aufzudecken. Es wird sicherlich auch dabei helfen, die Ursachen von Fehlbildungen während der Entwicklung erklären zu können.

Originalveröffentlichung:
Carsten Wolff et al.; "Multi-view light-sheet imaging and tracking with the MaMuT software reveals the cell lineage of a direct developing arthropod limb"; eLife; 2018;7:e34410

Fakten, Hintergründe, Dossiers

  • embryonale Entwicklung
  • Zellen
  • Lichtscheibenfluore…

Mehr über Humboldt Universität Berlin

  • News

    Lichtgesteuerte Moleküle: Forscher öffnen neue Wege im Recycling

    Robuste Kunststoffe bestehen aus molekularen Bausteinen, die durch widerstandsfähige chemische Verbindungen zusammengehalten werden. Da diese sich kaum wieder voneinander lösen lassen, ist das Recycling solcher Stoffe quasi unmöglich. Jetzt entwickelte ein Forscherteam der Humboldt-Universi ... mehr

    Photokatalysatorsystem für die Kunststoffherstellung

    Ein Berliner Forscherteam hat ein neues Katalysatorsystem entwickelt, welches die Regulierung mehrerer Polymerisationsprozesse zur Herstellung von bioabbaubaren Kunststoffen durch Bestrahlung mit Licht verschiedener Farben ermöglicht. Die Eigenschaften eines Kunststoffes sind stark von Fakt ... mehr

    Die Sonne anzapfen

    Ein Team von Forschern der Humboldt-Universität zu Berlin und der Technischen Universität Eindhoven in den Niederlanden hat dünne Plastikfilme entwickelt, die sich kontinuierlich im Sonnenlicht bewegen. Derartige Materialien, die die Energie des Sonnenlichtes direkt in Bewegung umwandeln kö ... mehr

  • q&more Artikel

    Lichtregulierte Herstellung von bioabbaubarem Plastik

    Licht ist ein leistungsfähiges Werkzeug, um eine große Vielfalt von chemischen Prozessen zu kontrollieren. Der Einsatz von spezifischen, photochromen Molekülen erlaubt, Reaktionen reversibel und mit einer hohen räumlichen sowie zeitlichen Auflösung durchzuführen. mehr

    Alzheimer: die Suche nach einem Ausweg

    Obwohl die Krankheit Alzheimer bereits vor mehr als 100 Jahren entdeckt wurde, sind die essenziellen Ereignisse, die den Verlauf der Krankheit maßgeblich beeinflussen, weitest­gehend unbekannt. Seit einiger Zeit rückt nun das Tau-Protein, eine schon länger bekannte Komponente von Ablagerung ... mehr

  • Autoren

    Michael Kathan

    Michael Kathan, Jahrgang 1988, studierte Chemie an der Freien Universität Berlin und ETH Zürich, wo er sich mit Fluorchemie und gespannten Aromaten beschäftigte. Nach seinem Masterabschluss an der Freien Universität Berlin begann er seine Doktorarbeit 2015 in der Arbeitsgruppe von Prof. Ste ... mehr

    Fabian Eisenreich

    Fabian Eisenreich, Jahrgang 1988, studierte Chemie an der Humboldt-Universität zu Berlin, fertigte dort sowohl seine Bachelor- als auch Masterarbeit in der Arbeitsgruppe von Prof. Stefan Hecht an und wurde während des Studiums durch das Deutschlandstipendium unterstützt. Im Dezember 2014 be ... mehr

    Prof. Dr. Stefan Hecht

    Stefan Hecht, Jahrgang 1974, studierte Chemie an der Humboldt-Universität zu Berlin und der University of California, Berkeley, USA, wo er 2001 bei Prof. Jean M. J. Fréchet im Bereich der makromolekularen organischen Chemie promovierte. Nach Etappen als Nachwuchsgruppenleiter an der Freien ... mehr

q&more – die Networking-Plattform für exzellente Qualität in Labor und Prozess

q&more verfolgt den Anspruch, aktuelle Forschung und innovative Lösungen sichtbar zu machen und den Wissensaustausch zu unterstützen. Im Fokus des breiten Themenspektrums stehen höchste Qualitätsansprüche in einem hochinnovativen Branchenumfeld. Als moderne Wissensplattform bietet q&more den Akteuren im Markt einzigartige Networking-Möglichkeiten. International renommierte Autoren repräsentieren den aktuellen Wissenstand. Die Originalbeiträge werden attraktiv in einem anspruchsvollen Umfeld präsentiert und deutsch und englisch publiziert. Die Inhalte zeigen neue Konzepte und unkonventionelle Lösungsansätze auf.

> mehr zu q&more

q&more wird unterstützt von:



Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.