Ein hypoxisches Gastruloid mit einer schlauchartigen Struktur des Darms. Zellen sind anhand der Marker Foxa2 (rot), E-Cadherin (grün) und Phalloidin (lila) gefärbt. Copyright: López-Anguita et al., Development, 2022 / MPIMG
Die Fachzeitschrift Development hat 2022 einen „Outstanding Paper Prize“ ins Leben gerufen, um die herausragendsten Arbeiten auszuzeichnen, die pro Kalenderjahr in der Zeitschrift veröffentlicht werden. Die Redaktion wählt vier Publikationen ins Finale und daraus eine Gesamtsiegerin oder einen Gesamtsieger. Den die erste Ausgabe des Preises geht 2022 an die Publikation „Hypoxia induces an early primitive streak signature, enhancing spontaneous elongation and lineage representation in gastruloids.“ Die Erstautorin der Arbeit ist Natalia López-Anguita vom Max-Planck-Institut für molekulare Genetik (MPIMG) in Berlin, die korrespondierenden Autoren sind Aydan Bulut-Karslıoğlu vom MPIMG und Jesse Veenvliet vom Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) in Dresden. Die Fachzeitschrift Development erscheint alle zwei Wochen, veröffentlicht Studien auf dem Gebiet der Stammzell- und Entwicklungsbiologie und beschäftigt sich mit zellulären und molekularen Mechanismen der Entwicklung von Tieren und Pflanzen.
In der Studie untersuchen die Forscherinnen und Forscher, wie Hypoxie – ein niedriger Sauerstoffgehalt in Körpergeweben – die zellulären Signalwege während der Entwicklung eines Mäuseembryos beeinflusst. Die Plazenta, die nur bei Säugetieren vorkommt, ist erst in der Mitte der Schwangerschaft voll funktionsfähig. Daher ist der Säugetierembryo vor und nach der Einnistung im Mutterleib mehrere Tage lang einer Hypoxie ausgesetzt. Die Forschenden analysierten die Auswirkungen einer anhaltenden Hypoxie auf die Entwicklung von Mäuseembryonen mit Hilfe von Mäusestammzellen sowie Gastruloiden, von Stammzellen abgeleitete dreidimensionale Zellkulturmodelle der Embryonalentwicklung. Sie fanden heraus, dass Hypoxie eine Genexpressionsprogramm anstößt, das die Bildung von Asymmetrien und die Streckung entlang der Längsachse fördert – beides kanonische Merkmale der Embryonalentwicklung. Darüber hinaus entdeckten sie, dass Hypoxie die zelluläre Ausdifferenzierung beeinflusst, wodurch Gastruloide heranwuchsen, deren Zelltypenzusammensetzung dem echten Embryo ähnlicher war. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, wie wichtig Umweltfaktoren für die Entscheidungen sind, die Stammzellen während der Embryonalentwicklung treffen müssen.
Die Forschungslabore von Aydan Bulut-Karslıoğlu am MPIMG und Jesse Veenvliet am MPI-CBG ergründen derzeit mit Hilfe technisch ausgefeilter Modelle der Embryonalentwicklung, wie Hypoxie die Morphogenese und Zelldifferenzierung von Säugetierembryonen beeinflusst.
Herzlichen Glückwunsch an die Autorinnen und Autoren!