Pressemitteilung - BIOTEC TU Dresden

DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden und Biotechnologisches Zentrum
Pressemitteilung 12. Oktober 2009
Sperrfrist: 13.10.2009, 02 Uhr (CEST/MESZ)
Längengrade auf der visuellen Karte – wie Zellen ihre Position in der Netzhaut
finden
Dresdner Entwicklungsgenetiker konnten in einer neuen Studie über die Entwicklung
des Auges erstmals zeigen wie die zelluläre Ordnung in der Netzhaut entsteht, die
bestimmt wie visuelle Eindrücke im Gehirn wiedergegeben werden. Dazu wurden mit
Hilfe hochauflösender mikroskopischer Beobachtungsmethoden am lebenden
Zebrafischembryo einzelne Zellen bis zum Anfang der Augenbildung verfolgt.
Die Welt wie wir sie wahrnehmen basiert auf der kameraartigen Abbildung von
Sehreizen auf der lichtempfindlichen Nervenzellschicht des Auges - der Netzhaut. Von
der Netzhaut wird die Sehinformation über den Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet.
Die Verschaltung der Netzhautzellen erfolgt dabei so, dass auf dem Gehirn eine Punkt
für Punkt genaue Karte des Gesehenen entsteht. Nur dadurch kann rechts, links, oben
und unten in gesehenen Objekten korrekt lokalisiert werden. Diese visuelle Karte
braucht ein Koordinatensystem, da die Zellen der Netzhaut als Voraussetzung für eine
korrekte Verschaltung auf das Gehirn ihre exakte Position im Auge kennen müssen.
Wissenschaftler am Biotechnologischen Zentrum der TU Dresden (BIOTEC) haben nun
aufgeklärt wie und wann das zelluläre Koordinatensystem in der Netzhaut während der
Embryonalentwicklung entsteht. Ihre Ergebnisse präsentieren sie in der Fachzeitschrift
PLoS Biology.
Das überraschende Ergebnis ist, dass die Zellkoordinaten in der Netzhaut bereits
festgelegt werden, wenn das Auge gerade beginnt sich zu entwickeln, lange bevor die
ersten Nervenzellen in das Gehirn einwachsen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Netzhaut
noch ein sehr einfach aufgebautes, kleines Gewebe-Bläschen am vorderen Ende des
sich bildenden Gehirns. Dieses Augenbläschen muss allerdings noch stark wachsen
und verformen um die Gestalt eines fertigen Auges anzunehmen. Erst dann
verschalten sich die Netzhautzellen auf das Gehirn. „Wahrscheinlich dient das
Koordinatensystem der generellen Organisation von Form und Struktur im Auge. Das
Leiten von Nervenzellen ist dann nur eine Ausprägung dieses Prinzips.“, sagt Dr.
Alexander Picker, Wissenschaftler in der Forschungsgruppe von Prof. Michael Brand
am CRTD.
Um zu verstehen wie das zelluläre Koordinatensystem durch Wachstum und
Formveränderung erhalten bleiben kann, haben die Wissenschaftler Zellen im
lebenden Zebrafischembryo mit einem fluoreszierenden Protein markiert und dann
mittels hochauflösender Echtzeit-Mikroskopie durch die Entwicklung verfolgt. So
CRTD / DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden
BIOTEChnologisches Zentrum der TU Dresden
Tatzberg 47/49
01307 Dresden
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konnten sie zeigen, dass drei verwandte Zellsignale, aus den benachbarten Geweben
des sich entwickelnden Gehirns und der Nase, die Zellpositionen im Augenbläschen
kontrollieren und damit den Ursprung des Koordinatensystems in der Netzhaut
markieren.
Die schnelle Entwicklung des Zebrafischembryos und seine komplette
Durchsichtigkeit machen ihn zu einem idealen Modell für derartige mikroskopische
Lebendanalysen. „Nur durch diese Vorteile konnten wir ein neues Grundprinzip der
Augen- und Netzhautentwicklung entdecken.“, sagt Dr. Alexander Picker. Aufbauend
auf diesen Ergebnissen untersuchen die CRTD Wissenschaftler jetzt inwieweit dieses
Grundprinzip auch spätere Aspekte der Zell- und Gewebeentwicklung im Auge
beeinflusst, zum Beispiel bei der Bildung von Nervenzellen und Blutgefäßen. Dieser
Ansatz könnte in Zukunft entscheidende Erkenntnisse über den Verlauf und die
Ursachen menschlicher Augenerkrankungen liefern.
Alexander Picker, Florencia Cavodeassi, Anja Machate, Sabine Bernauer, Stefan Hans, Gembu Abe, Koichi
Kawakami, Stephen W. Wilson, Michael Brand: Dynamic Coupling of Pattern Formation and
Morphogenesis in the Developing Vertebrate Retina. PLoS Biology. 13. Oktober 2009
| doi:10.1371/journal.pbio.1000214
Kontakt für Journalisten:
Katrin Boes, Pressesprecherin BIOTEC
Tel.: 0351 463 40347, E-Mail: [email protected]
Dr. Alexander Picker
Wissenschaftlicher Mitarbeiter bei Prof. Michael
Tel.: 0351 463 40153, E-Mail: [email protected]
Prof. Dr. Michael Brand
Professor für Entwicklungsgenetik; Direktor des CRTD und BIOTEC
Tel.: 0351 463 40345, E-Mail: [email protected]
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