Die Neurobiologin Prof. Dr. Catherina Becker und die Computerbiologin Dr. Anna Poetsch haben ein neues interdisziplinäres Projekt gestartet, um Veränderungen in der Genregulation während der Rückenmarksregeneration im Zebrafisch zu untersuchen. Das Projekt wird durch das Programm "Sequenzierkosten in Projekten" der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

Das Rückenmark ist ein langes Nervenbündel, welches das Gehirn mit dem Rest des Körpers verbindet. Es ist wichtig für die Steuerung der Muskelbewegungen. Menschen können ein beschädigtes Rückenmark nicht regenerieren, einige Tiere schon.

Prof. Catherina Becker vom Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) und Dr. Anna Poetsch vom Biotechnologischen Zentrum (BIOTEC) der TU Dresden haben sich zum Ziel gesetzt, mit Hilfe modernster Sequenziertechnologie und Rechenalgorithmen die Genregulation und die molekularen Veränderungen während der Rückenmarksregeneration im Zebrafisch mit bisher unerreichter Auflösung zu entschlüsseln.

Neuralen Vorläuferzellen auf der Spur
Der Zebrafisch ist ein Tier mit einem enormen Regenerationspotenzial. Nach einer Verletzung des Zebrafisch-Rückenmarks kann ein lokaler Pool von Stammzellen die geschädigten Nervenzellen ersetzen. "Diese Zellen nennt man neurale Vorläuferzellen, und sie im Rückenmark des Zebrafisches zu finden, war eine der wichtigsten Entdeckungen meiner Forschungsgruppe", sagt Prof. Becker.

Um auf die Verletzung zu reagieren, müssen die neuronalen Vorläuferzellen die Art und Weise verändern, wie sie ihr Genom interpretieren. Diesen Prozess können die Wissenschaftler:innen nun auf der Ebene einer einzelnen Zelle untersuchen und Schritt für Schritt beobachten. 

"Jede Zelle verfügt über ein komplexes regulatorisches Netzwerk, das über mehrere Ebenen der Genregulation aufgebaut wird, die alle zu Veränderungen der Genexpression und des Zellschicksals beitragen. Jede Ebene der Genregulation erfordert eine andere Analysetechnik, z. B. verwenden wir die Einzelzell-RNA-Sequenzierung, um zu sehen, wie sich die Regulation des Genoms verändert hat. Die Herausforderung besteht darin, all diese hochdimensionalen und multimodalen Daten zu einem kohärenten Bild der Vorgänge in der Zelle zusammenzufügen. Dazu werden wir eine Vielzahl von Rechenansätzen und Algorithmen des maschinellen Lernens einsetzen", erklärt Dr. Anna Poetsch.

Ein weiteres Puzzleteil
"Das grundlegende Ziel meiner Karriere ist es, den Prozess der Rückenmarksregeneration im Zebrafisch zu charakterisieren und zu verstehen, warum Fische dazu in der Lage sind und Menschen nicht. Durch diese Arbeit werden wir neue Erkenntnisse darüber gewinnen, wie genau der Regenerationsprozess auf der Ebene des Genoms gesteuert wird. Dies ist ein weiterer wichtiger Baustein im Regenerationspuzzle", fügt Prof. Catherina Becker hinzu.

Wissenschaftliche Ansprechpartnerinnen:
Prof. Catherina Becker
Center for Regenerative Therapies Dresden (CRTD)
Email:

Dr. Anna Poetsch
Biotechnology Center (BIOTEC)
Email: