4. Forschungsschwerpunkt*

PRINZIPIEN DER ENTWICKLUNG UND FORMGEBUNG IN DER BIOLOGIE
Sprecherin: Dr. Mihaela Zigman
Kollegiaten:
Prof. Dr. Anna Marciniak-Czochra1, Dr. Fernanda Rossetti2, Dr. Mihaela Zigman3,
Dr. Almut Köhler4 (assoziiertes Mitglied)
Mitarbeiter:
Christina Deichmann4, Moritz Mercker1, Alexander Körner2, Mareike Janßen1,
Yizhu Li3
1 Zentrum für Modellierung und Simulation in den Biowissenschaften (BIOMS) &
Institut für Angewandte Mathematik, Universität Heidelberg
2 Institut für Physikalische Chemie, Universität Heidelberg
3 Centre for Organismal Studies (COS), Universität Heidelberg
4 Molekulare Entwicklungs- und Zellphysiologie, Zoologisches Institut, KIT,
Karlsruhe
Allgemeine Zielsetzung
Ziel dieses Projektes war es, in einfachen experimentellen Modellen der Gewebe-
bildung das fundamentale Paradigma zu untersuchen, wie sich die dreidimensionale
biologische Form aus einer zweidimensionalen homogenen epithelialen Zellpopula-
tionen entwickelt. Dies sollte das Verständnis der meist noch unbekannten basalen
Mechanismen erweitern, die der komplexen Morphogenese zu funktionsfähigen
Geweben und Organen in Tieren zugrundeliegen. Unser Ansatz beruhte auf einer
Kombination moderner Zellbiologie und Genetik mit den neuesten Methoden der
Biophysik, sowie mit denen der theoretischen mathematischen Modellierung und
Simulation. Eine solche Kombination ansonsten getrennter Disziplinen sollte zur
Entwicklung einer Methodologie führen, mit Hilfe derer die bislang nur hypotheti-
sche ursächliche Einflussnahme von Gradienten chemischer Botenstoffe auf die
Gewebemorphogenese funktionell besser dargestellt werden könnte. Während Kor-
relationen zwischen der Ausbildung von chemischen Morphogengradienten und der
sich entwickelnden biologischen Form schon vorher bestanden, und morphogenab-
hängige Signalwege grundsätzlich für die Morphogenese erforderlich sind, könnte
ein interdisziplinärer quantitativer Ansatz, wie der hier vorgestellte, die möglichen
direkten kausalen Zusammenhänge durch eine hochauflösende zeitliche und räum-
liche Systembeschreibung untermauern. Unser Ansatz zielt einerseits darauf ab,

* Die Forschungsschwerpunkte 1., 2. und 3. wurden bereits erfolgreich abgeschlossen.