Das WIN-Kolleg

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Dieses naive Gewebe aus dem Blastocoel-Dach einer Blastula stellt eine natürliche
Quelle pluripotenter Stammzellen dar, das mittels unterschiedlicher Induktion in
verschiedene Gewebe differenziert werden kann. Während unbehandelte Kappen in
einem Medium ohne weitere Wachstumsfaktoren in ektodermale Zellen differenzie-
ren (3), kann mittels Gabe von Aktivatoren des kanonischen Wnt-Signalweges wie
Frizzled 7 (Fz7) und von Inhibitoren des BMP-Signalwegs (z.B. trunkierter BMP-
Rezeptor, tBR) eine Induktion von Neuralleistenzellen und Neuralzellen herbeige-
führt werden (4). Ob dabei Neuralleistenzellen oder Neuralzellen entstehen, hängt
von dem Verhältnis der Aktivatoren bzw. Inhibitoren ab. NLZ zeichnen sich aus
durch eine große Pluripotenz in ihrer späteren Differenzierung sowie eine ausge-
prägte Migrationsfähigkeit, welche auf der Aktivierung oder Hemmung spezifischer
Gene analog zur Metastasierung von Tumorzellen beruht. Für die Initiation der
Migration müssen die Zellen ihren zuvor ektodermalen Charakter verlieren und
einen mesenchymalen Charakter annehmen. Diese Transition geht einher mit einem
Symmetriebruch, durch den die Zellen in die Lage versetzt werden, ihren Epithel-
verband zu verlassen. Diese Form des Symmetriebruchs wird auf mit Xcad-11 fünk-
tionalisierten Lipid-Oberflächen nachgebildet. Die Induktion des Symmetriebruchs
erfolgt über die Injektion von Fz7 und tBR. Um die erfolgreiche Induktion von
Neuralleistenzellen zu überprüfen, wurde ein Reporterkonstrukt, bestehend aus dem
Promoter des Neuralleisten-spezifischen Transkriptionsfaktors Slug (Snail2) und
GFP, co-injiziert. Eine grüne Fluoreszenz ist damit Nachweis für die Expression
Neuralleisten-spezifischer Gene. Da allerdings für Slug auch eine Expression in
neuralem Gewebe gezeigt wurde und die Induktion mittels Fz7 und tBR auch eine
Neuralinduktion bewirken kann, haben wir die erfolgreiche NLZ-Induktion darü-
ber hinaus über eine quantitative Real Time-PCR nachgewiesen. Wir konnten zei-
gen, dass neben neuralen Markern (N-cad, Sox 2) auch NLZ-Marker wie Cad-11,
twist, slug und ADAMI 3 im Verhältnis zu unbehandelten Kappen vermehrt expri-
miert wurden. Mesodermale Marker wie xbra und Endodermin wurden im Verhält-
nis zum Wildtyp deutlich weniger exprimiert. Auch ektodermale Marker (E-cad)
waren vermindert exprimiert. Auch wurde deutlich, dass es zwei Phasen der NLZ-
Entwicklung gibt. Die NLZ-Induktion erfolgte entsprechend der Injektion, aller-
dings war im weiteren Verlauf der Entwicklung der animalen Kappen teilweise eine
Umkehr der NLZ-Induktion zu beobachten, was in einer ausbleibenden Erhaltung
des NLZ-Charakters begründet liegt. Für diese Erhaltung sind wiederum weitere
Wachstumsfaktoren notwendig, welche in diesem Modell nicht appliziert werden.
Aus diesen Experimenten konnten wir rückschließen, dass die Langzeit-Untersu-
chung der animalen Kappen auf einen Zeitraum von ca. vier Stunden begrenzt ist,
was aber für die Beobachtung des Symmetriebruchs ausreichend ist. Durch diese
Daten konnten wir zeigen, dass unser gewähltes Modell die NLZ-Induktion in vivo
sehr gut nachbildet.