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Zum Zellwachstum bei Embryonen

Eine bahnbrechende Studie im Bemühen um neue Krebstherapien enthüllte, auf welche Signale hin Organe während der Embryonalentwicklung aufhören zu wachsen.
Zum Zellwachstum bei Embryonen
Bei der Zellteilung in der Embryonalentwicklung sind Art und Ort des Gewebes wie auch Größe des entstehenden Organs vorgegeben. Vermittelt wird dies durch spezifische Substanzen (Morphogene), die die Position der unterschiedlichen Zelltypen im Gewebe festlegen.

Hierfür diffundieren die Morphogene durch das entstehende Gewebe und bilden Konzentrationsgradienten, die den Zellen mitteilen, wann die Teilung beginnt und endet. Über definierte Morphogenkonzentrationen werden spezifische Gene aktiviert und deaktiviert. Auf diese Weise differenzieren sich die Zellen zum richtigen Zelltyp und entsprechenden Geweben und Organen im wachsenden Embryo.

Obwohl bekannt ist, wie Morphogene die Musterbildung verschiedener Zelltypen im Gewebe steuern, ist die Kontrolle des Gewebewachstums durch Morphogene wenig erforscht. Das EU-finanzierte Projekt MORPHOGRAD (Biophysical study of the coupling between cell proliferation and morphogen gradients) untersuchte an Fruchtfliegen, wie ein Morphogen das Wachstum der Flügelscheiben steuert.

Die Zellen im Flügel des Fliegenembryos teilen sich, wenn die Konzentration des Morphogens Decapentaplegic (Dpp) um 50% steigt. Um herauszufinden, wie Zellen dies wahrnehmen, untersuchten die Forscher den biochemischen Signalweg Hippo. Der Stoffwechselweg steuert die Zellproliferation, indem er das Zellwachstum hemmt, sobald die Zellen Kontakt haben.

Nachdem die Forscher geklärt hatten, dass Dpp Zielgene im Hippo-Signalweg auf unterschiedliche Weise beeinflusst, wurde der Signalweg in der Flügelscheibe des Fliegenembryos unterbrochen. Die weitere Entwicklung der Flügelscheiben nach dieser Unterbrechung zeigte zwei Möglichkeiten auf, wie Hippo die Organgröße steuert.

Zum einen dauerte die Zellteilung Hippo-defizienter Zellen länger als bei normalen Zellen, obwohl die Zellteilungsrate gleich blieb. Zum anderen starteten Hippo-defiziente Zellen die Teilung bei geringerer Dpp-Konzentration als normale Zellen, was in Zellwucherungen (typisches Tumormerkmal) resultierte.

MORPHOGRAD demonstrierte die Steuerung des Zellwachstums während der Embryonalentwicklung und lieferte zudem Anstöße für neue Therapien, die das Tumorwachstum hemmen.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Zellwachstum, Embryonen, Morphogene, MORPHOGRAD, Zellproliferation, Decapentaplegic
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