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Wie aus embryonalen Zellen komplexe Organe entstehen
Unsere Forschungsgruppe untersucht, wie sich Embryonen als Reaktion auf Steuerelemente und sich verändernde Umweltbedingungen entwickeln.
Unser Körper besteht aus etwa 30 Billionen Zellen, die in Organen wie Leber, Herz und Nieren organisiert sind. Diese spezialisierten Zellen werden im Embryo durch eine Kombination verschiedener molekularer Prozesse gebildet. Einige dieser Prozesse sind vorbestimmt, andere reagieren auf Umweltbedingungen.
Master-Regulatoren bestimmen Zellschicksale
Frühe embryonale Zellen sind pluripotent, d.h. sie können in jeden Zelltyp ausreifen. Mit der Zeit schränkt sich das Entwicklungspotenzial dieser Zellen jedoch immer mehr ein. Sogenannte "Master-Regulatoren" spielen dabei eine wichtige Rolle: Sie kontrollieren die Zellidentität. Unser Labor untersucht an einem einfachen Modellorganismus, dem Fadenwurm Caenorhabditis elegans, wie Master-Regulatoren die Identität von Zellen bestimmen. Wir verwenden Methoden aus der Molekulargenetik, Bildgebung und Genomik, um festgelegte Wege zu identifizieren, die solche Master-Regulatoren aktivieren und die Zelldifferenzierung in Gang setzen.
Die Rolle der Umwelt bei der Entwicklung von Embryonen
Zusätzlich zu diesen unbeeinflussbaren Prozessen, besitzen Embryonen aber auch die Fähigkeit auf die Umweltbedingungen, die ihre Eltern oder Grosseltern erleben, zu reagieren. Wenn also die Vorfahren Krankheitserregern, Hunger oder Giften ausgesetzt sind, so verändern sich ihre Nachkommen, um auf diese Umweltprobleme adäquat reagieren zu können. Der Mechanismus, der die Kommunikation zwischen den Generationen ermöglicht, ist nach wie vor ein Rätsel.