Augenzellen auf Wanderschaft
Forscher des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie (EMBL) haben wichtige Prozesse in der Entwicklung von Augen entdeckt. Augen gehören zu den komplexesten Strukturen von Lebewesen. Ihre Entwicklung hat eine noch andauernde Diskussion über den Evolutionsprozess angefacht, da sich Augen anscheinend viel schneller entwickelt haben als andere Organe. Jetzt haben sich Heidelberger Forscher mit der Entwicklung der Augen eines transparenten Fisch-Embryos, des Medaka, beschäftigt. Sie haben Zellen isoliert, die speziell für die Augenentwicklung in den sehr frühen Entwicklungsstadien verantwortlich sind. Wenn sich in den meisten Tieren Augen ausbilden, ist das Gehirn zunächst eine Art Röhre, und die Augen sind Ausbuchtungen an dieser Röhre. "Man kann sich die Röhre wie einen leeren Luftballon in der Form einer Mickey Maus vorstellen", erklärt Dr. Jochen Wittbrodt, Leiter des EMBL-Teams. "Während der Fisch wächst, wölben sich die Augen Schritt für Schritt aus der Röhre aus, genau so wie sich die Mickey-Maus-Ohren des Ballons ausdehnen, wenn dieser mit Luft gefüllt wird. Die meisten Wissenschaftler dachten, dass die Zellen in angrenzenden Regionen wachsen und die Ausbuchtungen formen. Was wir beobachtet haben ist aber, dass einzelne Zellen aus der Mitte der Röhre herbei kommen. So als ob winzige Gummipartikel aus dem Inneren des Ballons herbei geflogen kommen, um die Ohren zu formen." Dr. Wittbrodt und sein EMBL-Team haben mit ausgefeilten Mikroskopieverfahren die Bewegung einzelner Zellen verfolgt. Schon 2001 hatten EMBL-Forscher das Protein Rx3 entdeckt, das für die Entstehung des Auges benötigt wird. Dr. Wittbrodts Team kennzeichnete Zellen, die dieses Protein bilden, mit Fluoreszenz und verfolgte ihre Bewegungen mit einem Mikroskop. Daraus generierten die Forscher mithilfe einer hochmodernen Software, die Richard Adams an der Universität Cambridge entwickelte, einen dreidimensionalen Film der Zellmigration. "Rx3 ist entscheidend daran beteiligt, den Zellen ihre Identität zu verleihen und ihnen zu sagen, wo sie hin müssen", sagte Martina Rembold, die die Zellkennzeichnung geleitet hat. "Normalerweise wandern die Zellen aktiv, jede für sich aus dem Inneren des Gehirns, um die Augen zu bilden. Aber Fischstämme, die kein Rx3 haben, entwickeln keine Augen, und die Zellen bleiben im Gehirn, weil ihnen niemand sagt, wohin sie gehen müssen." Das Rx3 führt die Zellen dort hin, wo sie hin müssen, um das Auge zu bilden. Alle Zellen sind mit ähnlichen "Wegweisern" ausgestattet, die sie durch den Embryo lotsen. Von vielen anderen Organen wird angenommen, dass sie dadurch entstehen, dass sich Lagen von Zellen in angrenzenden Gebieten ausdehnen und neue Formen bilden. Die aktuelle Studie, die in der Fachzeitschrift Science erschienen ist, deutet an, dass die Wanderung einzelner Zellen häufiger vorkommt, als Wissenschaftler bisher vermuteten. "Wir wissen, dass Zellmigration eine wichtige Rolle in der Entwicklung von anderen Organen, wie zum Beispiel dem Herz, spielt", sagte Dr. Wittbrodt. "Wir möchten verstehen, wie Gewebe entstehen, wie sich Zellen im Embryo bewegen und die Wegweiser entschlüsseln, die ihnen zeigen, wo es lang geht. Unser Verfahren, mit dem wir einzelne Zellen verfolgen, wird uns dabei helfen, diese Vorgänge besser zu verstehen."
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Deutschland, Vereinigtes Königreich