Zebrafisch-Embryos nutzen Geometrie als Bauplan des Lebens. Forschende am ISTA arbeiten daran, diese Erkenntnisse bei künstlicher Befruchtung zu nutzen.
KLOSTERNEUBURG. Das Institute of Science and Technology Austria (ISTA) hat herausgefunden, dass Zebrafische möglicherweise die Krümmung ihrer Eizellen als Leitfaden nutzen, um den Zeitplan der Zellteilung einzuhalten und Gene in einem spezifischen Muster zu aktivieren. Diese Erkenntnisse, veröffentlicht in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Nature Physics, könnten die Embryo-Beurteilung im Rahmen der In-vitro-Fertilisation verbessern. Darüber berichtet Welt Stimme.
Forschende am ISTA zeigen, dass die Zygote des Zebrafisches, die sich aus einer befruchteten Eizelle entwickelt, auf Informationen von der Mutter angewiesen ist, bevor sie sich unabhängiger entwickelt. Nach dem Erreichen eines entscheidenden Entwicklungsmeilensteins, der sogenannten Midblastula Extension (MBT), muss der Embryo die richtigen Gene zur passenden Zeit aktivieren. Diese komplexen Prozesse sind entscheidend, da Fehler schwerwiegende Folgen für den Embryo haben können.
„Der Zebrafisch ist ein idealer Modellorganismus, um die frühesten Stadien der Entwicklung zu erforschen“, sagt ISTA-Postdoc Nikhil Mishra, der die Vorteile der Möglichkeit zur Untersuchung von Hunderten von Embryonen gleichzeitig hervorhebt. Diese Transparenz erlaubt den Forschenden, die Zellteilung und die Veränderungen in Echtzeit zu beobachten. Zunächst teilt sich die Zygote in zwei Zellen, dann in vier, acht und so weiter, wobei diese Teilungen zu einem späteren Zeitpunkt die erste „Symmetrie-Brechung“ markieren, in der der Embryo beginnt, sich selbst zu organisieren und spezialisierte Zellgruppen zu bilden.
Einleitung in die embryonale Selbstorganisation
Die Bedeutung dieser Entwicklungsschritte wird durch die enge Zusammenarbeit der Forschungsgruppen am ISTA deutlich, wo verschiedene wissenschaftliche Disziplinen zusammenkommen, um die Frage zu klären, wie die Zellen das Timing und die Position ihrer Aktivitäten koordinieren. Yuting Irene Li, Postdoktorandin in einer der Gruppen, hat entscheidend zur mathematischen Modellierung und zum Verständnis der biologischen Systeme beigetragen.
Die Forschenden untersuchten die Hypothese, dass die Geometrie des Embryos seine Entwicklung lenkt. In den ersten Minuten seines Bestehens „liest“ der Embryo die Geometrie der Zygote und interpretiert diese. Eine Veränderung in der Geometrie kann die Folge von Zellentwicklungen beeinflussen und zur Aktivierung bestimmter Gene führen, was die Entwicklung und Struktur des späteren Organismus beeinflusst.
Die Bedeutung geometrischer Prinzipien
Die Erkenntnisse über die Geometrie des Zebrafisch-Embryos bieten vielversprechende Ansätze für die Verbesserung der Ergebnisse von In-vitro-Fertilisationen. Laut den Forschenden am ISTA könnte das Verständnis dieser Prinzipien dazu beitragen, frühzeitige Anomalien in der embryonalen Entwicklung zu identifizieren und Strategien zu entwickeln, um diese Probleme zu korrigieren. Diese Erkenntnisse sind von besonderer Bedeutung, da weniger als die Hälfte der IVF-Embryonen in der Lage ist, sich erfolgreich einzunisten.
„Viele Embryonen, die während der Entwicklung scheitern, zeigen Anomalien in den frühen Teilungsmustern oder in der Aktivierung ihrer Gene. Wir verstehen aber immer noch nicht vollständig, warum das geschieht. Unsere Forschung deutet darauf hin, dass die Geometrie des frühen Embryos eine entscheidende Rolle dabei spielen könnte, die Entwicklung auf Kurs zu halten“, betont Mishra. Letztendlich könnte diese Forschung nicht nur das Verständnis der embryonalen Entwicklung vertiefen, sondern auch die Methoden zur Embryo-Beurteilung im Rahmen von assistierten Reproduktionstechniken maßgeblich verbessern.
