Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Mathematisches Modell simuliert erfolgreich die Entwicklung von Mittel- und Hinterhirn

09.02.2010
Systembiologen um Fabian Theis vom Helmholtz Zentrum München haben in einem Computermodell die Genexpression im Bereich der Mittel-Hinterhirn-Grenze des Neuralrohrs im Maus-Embryo erfolgreich simuliert.

Damit ist ein weiterer Schritt zum Verständnis des zeitlichen und räumlichen Ablaufs der Gehirnentwicklung auf System-Ebene gelungen. Das mathematische Modell ließe sich nach Ansicht der Wissenschaftler auch andere biologische Prozesse der Muster-Bildung einsetzen. (PLoS Computational Biology)

Wissenschaftler der Institute für Bioinformatik und Systembiologie (IBIS) sowie für Entwicklungsgenetik (IDG) am Helmholtz Zentrum München haben gemeinsam ein mathematisches Modell der Gen-Aktivitäten im Bereich der Grenze zwischen Mittel- und Hinterhirn erstellt. Es zeigt den zeitlichen und räumlichen Verlauf der Entwicklung vom achten bis zehnten Tag der Embryonalentwicklung bei der Maus. "Unser Modell kann als eines der ersten die natürlichen Abläufe der Gehirnentwicklung qualitativ korrekt simulieren", sagt Fabian Theis.

Die Gehirnentwicklung bei Wirbeltieren beginnt schon sehr früh im Embryo über verschiedene Vorstufen. Die Grenze zwischen dem späteren Mittel- und Hinterhirn ist dabei besonders wichtig. Experimentell unterscheiden sich die beide Bereiche hinsichtlich der wichtigsten acht Gene, die dort aktiv sind - diese Daten wurden dem mathematischen Modell zugrunde gelegt und in ein qualitatives Computermodell des Regulations-Netzwerks umgesetzt. Die Forscher gingen zunächst von der vereinfachten Annahme aus, dass die Gene jeweils aktiv sind oder nicht.

Schon in diesem qualitativen Modell zeigten sich Zusammenhänge, die für die Aufrechterhaltung der Mittel-Hinterhirn-Grenze erforderlich sind. Eine der später experimentell bestätigten Erkenntnisse betrifft zwei Signalproteine: Fgf8 ist für die andauernde Expression von Wnt1 zwar notwendig, ruft diese aber nicht ursächlich hervor. Das weiterentwickelte Modell bezieht die Menge der Genexpression mit ein und simuliert die Vorgänge der Embryonalentwicklung zwischen Tag 8 und Tag 10 zeitlich und räumlich korrekt.

Nach weiteren erfolgreichen Simulationen sind die Helmholtz-Forscher nicht nur davon überzeugt, dass ihre Methode auf weitere biologische Prozesse der Muster-Bildung ausgeweitet werden kann, sondern auch, dass qualitative Versuchsergebnisse eine geeignete Grundlage für mathematische Modelle bieten.

Weitere Informationen:

Originalveröffentlichung: Wittmann DM, Blöchl F, Trümbach D, Wurst W, Prakash N, et al. (2009) Spatial Analysis of Expression Patterns Predicts Genetic Interactions at the Mid-Hindbrain Boundary. PLoS Comput Biol 5(11): e1000569. doi:10.1371/journal.pcbi.1000569, http://www.ploscompbiol.org/doi/pcbi.1000569

Das Helmholtz Zentrum München ist das deutsche Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt. Als führendes Zentrum mit der Ausrichtung auf Environmental Health erforscht es chronische und komplexe Krankheiten, die aus dem Zusammenwirken von Umweltfaktoren und individueller genetischer Disposition entstehen. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 1700 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens auf einem 50 Hektar großen Forschungscampus. Das Helmholtz Zentrum München gehört der größten deutschen Wissenschaftsorganisation, der Helmholtz-Gemeinschaft an, in der sich 16 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit insgesamt 26500 Beschäftigten zusammengeschlossen haben.

Ansprechpartner für Medienvertreter

Sven Winkler, Leiter Abteilung Kommunikation Helmholtz Zentrum München - Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt
Tel.: 089-3187-3946
sven.winkler@helmholtz-muenchen.de

Michael van den Heuvel | idw
Weitere Informationen:
http://www.ploscompbiol.org/doi/pcbi.1000569
http://www.helmholtz-muenchen.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Volle Konzentration am Steuer
25.11.2016 | Leibniz-Institut für Arbeitsforschung an der TU Dortmund

nachricht Warum Reibung von der Zahl der Schichten abhängt
24.11.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie