Landkarte der Embryonalentwicklung als Open Access

Alles beginnt wie immer mit der Maus: Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus Seattle und Berlin haben einen Atlas zur embryonalen Entwicklung der Maus veröffentlicht. Dafür haben die Forschenden zwei Millionen Zellen untersucht und die enthaltene RNA mit einer eigens entwickelten Methode individuell gekennzeichnet.

In der Fachzeitschrift Nature beschreiben Junyue Cao, Malte Spielmann und ihre Kollegen, welche Zelltypen zwischen den Tagen 9,5 und 13,5 der Embryonalentwicklung der Maus entstehen und wie sich diese zu Organen weiterentwickeln. Insgesamt konnten sie 38 Zelltypen und über 500 Subtypen identifizieren sowie 56 Entwicklungsbahnen der Organentwicklung für unterschiedliche Zelltypen beschreiben. Ihre Ergebnisse haben die Forschenden in einem Online-Atlas zusammengestellt und für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht.

Die Organentwicklung von Säugetieren ist ein erstaunlicher Prozess. Nach der Verschmelzung von Eizelle und Spermium entsteht durch Teilung ein zunächst undifferenzierter Haufen von Zellen, die alle gleich sind. Innerhalb kurzer Zeit entwickeln sie sich zu den drei sogenannten Keimblättern.

Diese geordneten Zellschichten stellen den ersten Differenzierungsschritt des sich entwickelnden Embryos dar. Aus den Keimblättern entstehen im weiteren Verlauf die verschiedenen Gewebe und Organe, aus denen sich der Organismus zusammensetzt. All diese Entwicklungen finden im ersten Drittel der Embryonalentwicklung statt.

Die Methode, mit der es den anfangs identischen Zellen gelingt, sich trotz gleicher Erbsubstanz in unterschiedliche Richtungen zu entwickeln, ist die Aktivierung unterschiedlicher Gene zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Kommt es hier zu Fehlern, ist also in diesem Zeitraum ein falsches Gen am falschen Ort aktiv oder nicht aktiv, kann es zu erheblichen Fehlbildungen bei der Entwicklung des Embryos kommen. Da kann eine Landkarte helfen, diese Prozesse besser zu verstehen.

Open Access: MOCA – ein Einzelzell-Atlas der Organentwicklung der Maus

Ihre Ergebnisse haben die Forscherinnen und Forscher in einem „Einzelzell-Atlas der Organentwicklung der Maus“ (MOCA – Mouse Organogenesis Cell Atlas) zusammengetragen. „MOCA ist ein wichtiger Schritt für die Erforschung von embryonalen Fehlbildungen und stellt eine grundlegende Ressource für den Bereich der Entwicklungsbiologie von Säugetieren dar“, so Spielmann. „Durch die Einzelzell-Analyse von ganzen Embryonen können klassische Fragen der Entwicklungsbiologie digital am Computer bearbeitet werden. Dies stellt einen ersten Schritt zum digitalen Embryo dar, mit dem in Zukunft auch ein Teil der Tierversuche vermieden werden kann“, hofft er. Diese sind im Bereich der Entwicklungsbiologie für die Aufklärung der Grundlagen leider immer noch erforderlich.

Die Methoden zur Einzelzell-Untersuchung und zur bioinformatischen Untersuchung sind frei verfügbar und können von anderen Gruppen für die Untersuchung von Einzelzellen verwendet werden. Auch der Atlas und alle zugrundeliegenden Daten sind frei zugänglich und können von der gesamten wissenschaftlichen Gemeinschaft genutzt werden, um zu einem besseren Verständnis von Mutationen und embryonalen Fehlbildungen beizutragen. Hier geht es zu Daten > MOCA

 

 

Originalpublikation: Junyue Cao*, Malte Spielmann*, Xiaojie Qiu, Xingfan Huang, Daniel M. Ibrahim, Andrew J. Hill, Fan Zhang, Stefan Mundlos, Lena Christiansen, Frank J. Steemers, Cole Trapnell & Jay Shendure *equal contribution

(Quelle/Sender: Max-Planck-Institut für molekulare Genetik/Marquardt)

 

Leave a Reply