Das WIN-Kolleg

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A 7 h 25 h 45 h
B
t-0.0 t = 0.73 t = 2.61 t = 4.70
QQQQ
Simulation
Abb. 1: Symnietriebruch in Hy dra-Reaggregaten: Verknüpfung von Simulation und Experiment. Fluo-
reszenzmikroskopische Aufnahmen vom selben Hydra-Reaggregat über Zeit (A) und Finite-Elemente-
Simulation (B) zu verschiedenen Zeitpunkten.
Geweben höherer Tiere machen Hydra-Reaggregate zu einem optimalen biologi-
schen System, um die Morphogenese in drei Dimensionen (3D) in vivo zu studieren.
Durch quantitative Analyse einzelner Reaggregate zu progressiven Zeitpunk-
ten (Abb. 1A) entdeckten wir, dass die Ausgangsgewebegröße der Reaggregate mit
der Geschwindigkeit des Symmetriebruchs zusammenhängt, wobei sich zu kleine als
auch zu große Reaggregate langsamer als optimale mittelgroße entwickeln. Interes-
santerweise fanden wir, dass die Oberflächenabstände zwischen einzelnen neuent-
standenen Zentren (Symmetriebruchzentren) hingegen eine Konstante bilden und
unabhängig von der Größe oder dem zellulären Ursprung des Anfangsgewebes (aus
ganzen Hydren, oder Hydren ohne Kopf- oder Fuß-Regionen) sind. Zusammenfas-
send ist die selbstorganisierende Musterbildung robust und die Geschwindigkeit des
Prozesses abhängig von der Größe und, aufgrund preliminärer Daten, auch von der
Homogenität der Ursprungszellpopulation, wobei die konstante Distanz zwischen
den Zentren unabhängig vom Homogenitätsgrad der Anfangspopulation reguliert
wird.
Während allgemein angenommen wird, dass der Wnt-Signaltransduktionsweg
ausreichend für eine ektopische Initiierung des Symmetriebruchs in ganzen Hydren
mit einem schon etabliertem Morphogenfeld ist, ist jedoch experimentell unbe-
kannt, ob der Wnt-Signalweg während der de zztw-Musterbilung des Symmetrie-
bruchs in Hydra-Reaggregaten eine Rolle spielt. Wnt3a fungiert als Schlüsselligand
für die Achsen-Musterbildung, da rekombinantes Wnt3a-Protein die Kapazität der