Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Regenbogenfarben enthüllen Werdegang von Zellen

25.09.2017

Aufdeckung der Heterogenität von β-Zellen durch Verfolgung ihrer Entwicklungsstadien

Dr. Nikolay Ninov, Forschungsgruppenleiter am DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD), Exzellenzcluster an der TU Dresden, und am Paul Langerhans Institut Dresden (PLID), und sein Team haben das System „Beta-bow“ entwickelt. Dieses ermöglicht, den Werdegang von β-Zellen zu verfolgen, indem ein genetisches Barcoding, sowie eine mehrfarbige Bildgebung genutzt werden. Die Ergebnisse dieser Studie wurden heute im wissenschaftlichen Journal Nature Communications veröffentlicht.


β –Zellen eines Zebrafisches. Das Beta-bow System ermöglicht die Kennzeichnung der Zellen durch die kombinatorische Expression fluoreszierender Proteine.

© Ninov lab


Dr. Nikolay Ninov

© CRTD

Durch die Verfolgung des Werdegangs individueller Zellen in einem sich entwickelnden Organismus können funktionale Unterschiede zwischen scheinbar einheitlichen Zellen aufgedeckt werden. Dieses Wissen ist wichtig, um die Eigenschaften hoch-regenerativer Zellen zu definieren und um diese dann für zelluläre Therapien auszuwählen. Außerdem kann so die Bildung unfähiger Zellen (welche die allgemeine Gesundheit des Organismus beeinträchtigen) vermieden werden.

Die hier vorgestellte Studie stellt eine neue Methode zur Verfolgung der Geschichte von β-Zellen vor. Genauer gesagt wurden die β-Zellen der Bauchspeicheldrüse, im Zebrafisch analysiert. Diese β-Zellen haben die grundlegende Aufgabe, Insulin als Antwort auf Glucose, freizusetzen. Die Autoren der Studie haben β-Zellen mit Hinblick auf ihre Proliferation (Zellteilung), Funktion und den Zeitpunkt der Differenzierung verfolgt.

Mit ihrer Studie zeigen sie, dass β-Zellen von verschiedenen zeitlichen Abstammungen miteinander co-existieren. Dies führt zu einer Bildung dynamischer Subpopulationen, die sich im Hinblick auf ihr Potenzial zur Proliferation und funktionellen Eigenschaften, unterscheiden.

In dieser Studie konnte auch zum ersten Mal gezeigt werden, zu welchem Zeitpunkt die β-Zellen des Zebrafischs funktional sind. Durch dieses neue genetische Model werden neue Wege aufgezeigt, um zu untersuchen, wie β-Zellen einen funktionalen Zustand erwerben.

Jüngst wurde die Heterogenität von β-Zellen als bewiesen betrachtet und es wird angenommen, dass diese Heterogenität eine wichtige Rolle beim Fortschreiten von Diabetes spielen könnte.

„Auch 20 Jahre nach Auftreten des Typ1 Diabetes, können einige β-Zellen in der Bauchspeicheldrüse überleben. Vermutlich unterscheiden sich diese Zellen von allen anderen Zellen, was ihnen ermöglicht, sich vor dem Immunsystem zu verstecken und so einer autoimmunen Zerstörung zu entkommen“, sagt Dr. Nikolay Ninov.

Die Fähigkeit zur direkten Sichtbarmachung der Evolution der Heterogenität von β-Zellen im Zebrafisch wird zum Verständnis der dynamischen Regulation von β-Zell-Subpopulationen auf molekularer Ebene beitragen. Dieses Wissen ist von zentraler Bedeutung für die nachfolgende Entwicklung effektiver Strategien für die Regeneration von β-Zellen, sowie den Schutz von β-Zellen bei Diabetes.

„Als nächsten Schritt werden wir unser Modell und unsere Zellverfolgungsmethoden nutzen, um die Signale zu verstehen, welche die β-Zellen anweisen, einen bestimmten Funktionszustand anzunehmen. Wir fanden heraus, dass dieser Prozess im Zebrafisch nur wenige Tage nach der Entstehung der Zellen benötigt. Es ist hingegen schwierig, funktionale β-Zellen aus menschlichen Stammzellen im Reagenzglas zu bilden. Deshalb ist unsere Hypothese, dass die „in vivo“ Umgebung (Umgebung im lebenden Organismus) in der Bauchspeicheldrüse des Zebrafisches starke Signale für einen schnellen funktionalen Reifeprozess bereitstellt. Nun werden wir diese Signale identifizieren, da dieses Wissen dazu beitragen kann, funktionale humane β-Zellen für Transplantationszwecke in der Petrischale herzustellen“, erklärt Dr. Nikolay Ninov.

Das Projekt, welches vor circa 3,5 Jahren ins Leben gerufen wurde, wurde durch CRTD Postdoc Sumeet Pal Singh geleitet. Zusätzlich entwickelte Sharan Janjuha (Doktorand, DIGS-BB) ein Verfahren für die Bildgebung von Kalzium-Signalen. Weiterhin haben Forscher aus Japan (Daiichi Sankyo Co.,Ltd), dem Vereinigten Königreich (Oxford University) und Deutschland (CRTD) beigetragen.

„Neugierde und der große Wunsch, einen wesentlichen Beitrag zur Heilung von Diabetes zu leisten – in dem ich die grundlegenden biologischen Prozesse der β-Zellen immer mehr verstehe“, sind die Aspekte, die Nikolay Ninov in seiner täglichen Arbeit motivieren.

Seit 2013 ist Nikolay Ninov Forschungsgruppenleiter für „β-Zellen Biologie und Regeneration“ am CRTD und PLID des Helmholtz Zentrum Münchens am Universitätsklinikum Dresden und der Medizinischen Fakultät Carl Gustav Carus der TU Dresden – ein Partner des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD).

Im Jahr 2008 schloss Nikolay Ninov seine Promotion an der Universitat de Barcelona (Spanien, Parc Cientific de Barcelona) ab. Anschließend arbeitete er von 2008-2009 als Postdoc an der University of Toronto (Kanada, Abteilung für Zell- und Systembiologie), und von 2009-2013 an der University of California at San Francisco (USA) und dem Max Planck Institut für Herz- und Lungenforschung (Bad Nauheim, Deutschland).

Publikation
Titel: Different developmental histories of beta-cells generate functional and proliferative heterogeneity during islet growth
DOI: 10.1038/s41467-017-00461-3

Informationen für Journalisten:
Franziska Clauß, M.A.
Pressesprecherin
Tel.: +49 (0) 351 458 82065
E-Mail: franziska.clauss@tu-dresden.de

Weitere Informationen:

http://www.crt-dresden.de
http://www.tu-dresden.de/cmcb

Kim-Astrid Magister | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Berichte zu: Bauchspeicheldrüse Bildung CRTD Diabetes Heterogenität Regeneration Zebrafisch Zellen

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Verteidigung um fast jeden Preis
14.12.2017 | Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie, Plön

nachricht Mitochondrien von Krebszellen im Visier
14.12.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Im Focus: Electromagnetic water cloak eliminates drag and wake

Detailed calculations show water cloaks are feasible with today's technology

Researchers have developed a water cloaking concept based on electromagnetic forces that could eliminate an object's wake, greatly reducing its drag while...

Im Focus: Neue Einblicke in die Materie: Hochdruckforschung in Kombination mit NMR-Spektroskopie

Forschern der Universität Bayreuth und des Karlsruhe Institute of Technology (KIT) ist es erstmals gelungen, die magnetische Kernresonanzspektroskopie (NMR) in Experimenten anzuwenden, bei denen Materialproben unter sehr hohen Drücken – ähnlich denen im unteren Erdmantel – analysiert werden. Das in der Zeitschrift Science Advances vorgestellte Verfahren verspricht neue Erkenntnisse über Elementarteilchen, die sich unter hohen Drücken oft anders verhalten als unter Normalbedingungen. Es wird voraussichtlich technologische Innovationen fördern, aber auch neue Einblicke in das Erdinnere und die Erdgeschichte, insbesondere die Bedingungen für die Entstehung von Leben, ermöglichen.

Diamanten setzen Materie unter Hochdruck

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

Materialinnovationen 2018 – Werkstoff- und Materialforschungskonferenz des BMBF

13.12.2017 | Veranstaltungen

Innovativer Wasserbau im 21. Jahrhundert

13.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Was für IT-Manager jetzt wichtig ist

14.12.2017 | Unternehmensmeldung

30 Baufritz-Läufer beim 25. Erkheimer Nikolaus-Straßenlauf

14.12.2017 | Unternehmensmeldung

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungsnachrichten