Wie kann sich aus einer befruchteten Eizelle ein ganzer Mensch entwickeln? Woher weiß eine Zelle, ob aus ihr ein Bein oder ein Arm entstehen soll? „Genau das wollen wir herausfinden“, sagt Ansgar Klebes, der im Sommer 2004 als Juniorprofessor an die Freie Universität Berlin kam. Klebes ist Entwicklungsgenetiker und versucht, anhand der Fruchtfliege Drosophila melanogaster zu untersuchen, wie Zellen programmiert und welche Gene für die Programmierung entscheidend sind.
(he.vt/idw)- Das ist auch für das Verstehen der menschlichen Entwicklung und vieler Krankheiten bis hin zu Krebserkrankungen von Bedeutung. Die Fruchtfliege ist aufgrund ihrer kurzen Entwicklungsphase ein bestens geeigneter Versuchspartner: Nur etwa zehn Tage dauert es, bis sich aus einem Ei ein ausgewachsenes Insekt entwickelt. Und obwohl die nur wenige Millimeter große Fliege ein viel einfacherer Organismus als der Mensch ist, sind viele Gene, die die Entwicklung bestimmen, ähnlich. Immerhin besteht das gesamte Erbgut der Fruchtfliege aus etwa 14.000 Genen, der vielfach komplexere Mensch hingegen nur aus schätzungsweise 20.000 bis 40.000.
Die Genetiker der Freien Universität Berlin wollen jetzt die Funktion dieser Gene auch in anderen Entwicklungsprozessen der Fliege näher untersuchen. „Wir hoffen, auf diese Weise Erkenntnisse über die Wirkung dieser Gene und ihrer Versionen beim Menschen zu erhalten“, sagt Ansgar Klebes. „Interessanterweise spielen nämlich beim Menschen die gleichen Gene bei der Entwicklungsfähigkeit von erwachsenen Stammzellen eine zentrale Rolle.“ Gerade auf dem aktuellen Gebiet der Stammzellforschung hofft Klebes, mit der ethisch unbedenklichen Forschung an der Fruchtfliege wichtige Erkenntnisse beitragen zu können. Der Grundlagenforschung an menschlichen adulten Stammzellen stehen nämlich wichtige ethische und moralische Bedenken entgegen. „Auch wenn die Programmierung einer Drosophila-Beinzelle und die einer menschlichen Blutstammzelle nicht völlig vergleichbar ist, so scheinen doch die genetischen Schalter, die die Entwicklungsrichtung der Zelle bestimmen, sehr ähnlich zu sein“, glaubt er.
Die Bein- und Flügelzellen der Fruchtfliege sind schon früh darauf festgelegt, sich zu einem Bein beziehungsweise Flügel zu entwickeln. Um die Beinzellen der Fruchtfliege umprogrammieren zu können, mussten die Wissenschaftler zunächst den genetischen Unterschied zwischen Bein- und Flügelzellen herausfinden und feststellen, welche Gene in welchen Zellen an- und ausgeschaltet sind. Dafür haben sie die Zellen mithilfe von Biochips miteinander verglichen: Ein Miniroboter ordnete alle 14.000 Fliegengene als winzige Tröpfchen reihenweise auf einer dünnen Glasscheibe an und fixierte sie. Auf diesen Biochips können die Forscher alle aktiven Gene aufleuchten lassen, so dass für jeden Zelltyp das komplette Inventar aller angeschalteten Gene ermittelt werden kann.
Weitere Informationen :
Prof. Dr. Ansgar Klebes, Institut für Biologie der Freien Universität Berlin, Tel.: 030 / 838-55138, E-Mail: klebes@genetik.fu-berlin.de