310 | FÖRDERUNG DES WISSENSCHAFTLICHEN NACHWUCHSES

wird es möglich sein, einen entscheidenden Beitrag zum Verständnis der grundle-
genden initiierenden Schritte der Morphogenese zu leisten.
Um das fundamentale Paradigma des Symmetriebruchs umfassend zu studie-
ren, verfolgen wir unter Einbeziehung zweier Modellsysteme, des Süsswasserpolyps
Hydra und des Krallenfrosches Xenopus laevis, einen evolutionär komparativen Ansatz.
Dabei werden wir einen neuartigen Weg gehen, indem wir zweidimensionale, bio-
funktionalisierte Oberflächen einsetzen, mit dem Ziel, einen dreidimensionalen
Vorgang wie den Symmetriebruch zu induzieren und zu untersuchen. Durch die
Einbeziehung neuer mathematischer Modellierungsansätze zur Simulation dieser
Phänomene wollen wir die basalen Mechanismen, welche den Prozessen der Form-
bildung zugrunde liegen, erfassen und analysieren. Getrieben von der biologischen
Fragestellung werden sowohl neue mathematische Modelle und Methoden als auch
neue biophysikalische Techniken entwickelt. Die Arbeiten haben des Weiteren eine
direkte Implikation für die Medizin. Sie sind für ein besseres Verständnis der Gewebe-
regenerierung in vivo und der funktionalen Gewebeherstellung in vitro von entschei-
dender Bedeutung.
Etablierung des Methodenrepertoires
Aufgrund der Kombination so verschiedener methodischer Ansätze müssen zunächst
die methodischen Grundlagen etabliert werden.
Zum einen werden Epithelexplantate für die Untersuchungen über eine län-
gere Zeit kultiviert. Im Falle des Xenopus laevis sollen im Rahmen des Projektes die
Differenzicrungsvorgänge bei der Neuralleisten-Entwicklung beobachtet werden.
Die Neuralleistenzellen (NLZ) sind ein typisches Vertebraten-Merkmal und somit
bei dem Süßwasserpolyp Hydra nicht vorhanden. Die Induktion der NLZ wird
zunächst über Injektion im Zwei-Zell-Stadium von je 250 pg eines dominant-nega-
tiven BMP-Rezeptors (tBR) und dem Wnt-Rezeptor Frizzled 7 (XFz7) erreicht. In




Injektion

Explantation
animale Kappe

Neuralfalten-
bildung

Emigration
NLZ

Zeitverlauf bei 16°C 1h

19 h 32 h 48 h

Abb. 1: Entwicklung eines Xenopus Embryos. Nach 19 h bei 16°C werden animale Kappen explantiert
und kultiviert, bis die Geschwisterembryonen Stadium 19/20 erreicht haben (nach weiteren 29 h bei
16°C).