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Biozentrum der Universität Basel: Neue Einblicke in die Entwicklung des Auges

26.06.2008 - (idw) Universität Basel

Einem internationalen Forscherteam um den Entwicklungsbiologen Walter Gehring vom Biozentrum der Universität Basel ist zum ersten Mal der Nachweis gelungen, dass die zusätzlichen Augen auf den Fühlern von genetisch veränderten Taufliegen tatsächlich sehtüchtig sind. Dies eröffnet langfristig neue Perspektiven für die Medizin. Die Forschungsresultate sind in der neuesten Online-Ausgabe der Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht. Vor einigen Jahren gelang es der Gruppe um den Basler Forscher Walter Gehring, bei der Taufliege Drosophila durch das gezielte Anschalten eines Gens - Pax 6 genannt - die Bildung von zusätzlichen Augen auf Fühlern, Beinen und Flügeln auszulösen. Gehrings Forschungsergebnisse, die in der amerikanischen Fachzeitschrift "Science" veröffentlicht wurden, erregten grosses Aufsehen. Die New York Times titelte "Scientists outdo Hollywood" (Wissenschaftler übertreffen Hollywood), weil kurz zuvor Steven Spielbergs Film "Jurassic Park" in die Kinos kam.

Die Forschungsergebnisse waren sensationell, aber das Hauptinteresse der Wissenschaftler galt dem vertieften Verständnis der Augenentwicklung. Walter Gehring und Patrick Callaerts, heute Forschungsgruppenleiter in Belgien, arbeiteten weiter an ihrem Projekt. Zusammen mit kanadischen Forschern gingen er und Gehring der Frage nach, ob die transformierten Taufliegen mit ihren Zusatzaugen auf Fühlern, Beinen und Flügeln auch wirklich sehen können. Die Wissenschaftler versuchten, mit einem Elektroretinogramm die Sehfähigkeit der transformierten Fliegen zu messen. Bei dieser Methode - die auch eingesetzt wird, um die Sehfähigkeit beim Menschen zu testen - werden die elektrischen Signale registriert, die bei Belichtung vom Auge zum Gehirn gesendet werden.

Die Forscher konnten zum ersten Mal zeigen, dass die zusätzlichen Fliegenaugen funktionieren und ihre Signale zum Gehirn senden. Als besonders funktionstüchtig zeigten sich die Fühleraugen. Ihre Nervenfasern folgen dabei dem Antennennerv, der normalerweise Geruchswahrnehmungen übermittelt, und wachsen bis ins Antennenzentrum des Gehirns. Dort bilden sie funktionierende Synapsen, erreichen aber nicht die optischen Zentren des Gehirns, die bereits von den Nervenfasern der normalen Augen belegt sind. Die korrekte Verarbeitung der Nervensignale im Gehirn ist zwar nicht möglich, aber die Testergebnisse des Elektroretinogramms zeigen, dass die zusätzlichen Augen funktionstüchtig sind.

In dieser neuesten Studie konnte das internationale Forscherteam um Gehring nun beweisen, dass sich durch das Anschalten von Pax 6 das gesamte Augenentwicklungsprogramm in Gang setzen lässt und sich funktionsfähige Augen ausbilden. Das entsprechende Pax-6-Gen kommt im ganzen Tierreich vor und spielt auch beim Menschen eine Schlüsselrolle in der Augenentwicklung sowie in den Stammzellen der Netzhaut und des Gehirns. Die Wissenschaftler hoffen, dass dieser Befund langfristig zu wichtigen Anwendungen in der Medizin führt.

Weitere Auskünfte:
Dr. Patrick Callaerts, Laboratory of Developmental Genetics, VIB-PRJ8 & K.U. Leuven, Center for Human Genetics, ONDERWIJS & Navorsing, Herestraat 49, bus 602, 3000 Leuven, Belgium

Tel. ++3216-346351, Fax ++32 16-346352
E-Mail: patrick.callaerts@med.kuleuven.be

Originalbeitrag
Jason Clements, Zhiyuan Lu, Walter J. Gehring, Ian A. Meinertzhagen, and Patrick Callaerts.
Central projections of photoreceptor axons originating from ectopic eyes in Drosophila.
Published online on June 24, 2008
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 10.1073/pnas.0803254105
Weitere Informationen: http://www.biozentrum.unibas.ch/gehring/index.html - Forschungsgruppe Prof. Walter J. Gehring
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