Neue Methoden zur Bildgebung am Herzen
Die Entwicklung des Herzens bei Wirbeltieren ist ein komplexer Prozess. Dabei spielen genetische und epigenetische Faktoren zusammen, die von der Differenzierung der Herzmuskelzellen bis zu den Herzklappen genau reguliert sein müssen. Jeder Fehler kann zu angeborenen Herzerkrankungen führen. Die Morphogenese des Herzens ist bei Vögeln und Säugetieren ähnlich, da beide eine ähnliche Vier-Kammer-Architektur aufweisen. So stellt der Vogelembryo ein geeignetes Modell dar, an dem sich die Herzentwicklung untersuchen lässt, auch ermöglicht die optische Zugänglichkeit eine direkte Beobachtung von Zellbewegungen. Das EU-finanzierte Projekt DYNIMHEART (Defining the biomechanics of the developing heart through high-speed dynamic fluorescent imaging in transgenic quail embryos) sollte dieses System weiterentwickeln und untersuchte mit dynamischer Fluoreszenzbildgebung die Gefäßformation. Die Forscher generierten transgene Wachteln, die Fluoreszenzproteine in Endokard oder Endothelzellen exprimierten. Anhand der spektralen Signaturen konnten so die Bewegungsabläufe dieser Zellen dargestellt und Unterschiede zu anderen Zelltypen verdeutlicht werden. Weiterhin entwickelten die Forscher eine spezielle Software zur Darstellung fluoreszenzmarkierter Zellen, um mittels Zeitraffer-Konfokalmikroskopie die Daten dann zu 4D-Bildern zu rekonstruieren. Die Forscher konzipierten auch eine neue eN&B-Technik (enhanced Number and Brightness), die auf bisherigen (N&B)-Protokollen aufbaut und die Aggregation des EphB2-Rezeptors in lebenden Zellen in bislang unerreichter Auflösung ermöglicht. Die Technik ist nicht auf EphB2 beschränkt, sondern eignet sich für jedes fluoreszenzmarkierte Protein. Ihr Einsatz in lebenden Embryonen kann Aufschluss über die wichtigsten Akteure bei Gewebetrennung und Morphogenese liefern. Besonderes Augenmerk lag hier auf der Aktivierung des Ephrinsignalwegs, der für die Ausbildung der Gewebegrenze wesentlich ist. Die Phosphorylierung von Tyrosinkinaserezeptoren diente dabei als Indikator für die Ephrinaktivierung, und die Detektion der Rezeptoraggregation in Echtzeit ermöglichte die Analyse zellulärer Wechselwirkungen bei der Gewebsmorphogenese aus völlig neuer Perspektive. Die Ergebnisse von DYNIMHEART geben Forschern ein neues Werkzeug für morphogenetische Analysen an die Hand, um völlig neue Einblicke in die räumlich-zeitliche Entwicklung des Herzens zu gewinnen. Damit könnten auch neue Moleküle enthüllt werden, die für die Herzmorphogenese entscheidend sind.
Schlüsselbegriffe
Embryonalentwicklung, Morphogenese, DYNIMHEART, dynamische Fluoreszenz-Bildgebung, transgene Wachtel, Fluoreszenzüberwachung, eN&B, EphB2-Rezeptor Ephrinsignalweg
