Wissenschaftler der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und des Uniklinikums Erlangen (UKER) haben neue Erkenntnisse zur Organbildung von Zebrafischen gewonnen. Die Ergebnisse der Studie wurden im Journal „Cell Communication and Signaling“ veröffentlicht. Dabei spielten extrazelluläre Vesikel (EVs) eine entscheidende Rolle für die Embryonalentwicklung in den ersten 72 Stunden.
Die Forschenden untersuchten die Dynamik von EVs über einen Zeitraum von vier Tagen. Hierbei testeten sie Zebrafischlarven zu verschiedenen Zeitpunkten nach Befruchtung (24, 48, 72 und 96 Stunden) auf das Vorhandensein dieser Nanopartikel, die Botenstoffe wie Proteine und Messenger-RNA transportieren. Die Studie ergab, dass die Gesamtzahl der EVs in den ersten 72 Stunden signifikant anstieg, während das Längenwachstum der Larven nicht im gleichen Maße zunahm. Dies deutet darauf hin, dass EVs eine wichtige Rolle während der Organogenese des Zebrafisches spielen.
Typen und Funktionen von extrazellulären Vesikeln
Extrazelluläre Vesikel werden in unterschiedliche Typen unterteilt: smallEVs und largeEVs. Diese unterscheiden sich in ihrer Größe, Entstehung und Funktionalität. Die durchschnittliche Größe der smallEVs nahm während der Studie zu, was auf eine höhere Transportkapazität hinweist. Das Verständnis dieser Unterschiede ist wichtig, da EVs relevante molekulare Informationen zwischen Zellen transportieren, darunter messenger-RNA (mRNA) und mikro-RNA (miRNA). Laut Trillium tragen Vesikel auch zur Reaktion bei Zellstress bei, indem sie Signale an andere Zellen senden.
Die Forschung zeigt, dass Mikrovesikel durch Ausstülpung der Zellmembran und Exosomen durch Einstülpung von Endosomen entstehen. Um die EVs zu analysieren, wurden Methoden wie Durchflusszytometrie, Transmissionselektronenmikroskopie, Nanopartikel-Tracking-Analyse und Western Blot eingesetzt. Dies trug dazu bei, klare Mikroskopiebilder von EVs zu erstellen und zwischen den beiden Typen zu unterscheiden.
Forschungsinitiativen und zukünftige Studien
Die durchgeführten Studien sind der Beginn einer tiefergehenden Analyse der spezifischen Funktionen der EVs innerhalb der Embryonalentwicklung. Im Jahr 2023 wurde die Initiative „EV – Erlangen Vesicles“ gegründet, um lokale Expertise zu bündeln und gemeinsame Forschungskonzepte zu entwickeln. Die Relevanz von EVs in der Medizin wird immer deutlicher, da sie auch tumorspezifische Proteine transportieren können, die diagnostisch genutzt werden könnten.
Rückblickend auf die Historie der Forschung zu EVs lässt sich feststellen, dass bereits 1956 multivesikuläre Strukturen in Tumorzellen entdeckt wurden. Seither hat sich das Verständnis über die Funktionen und Mechanismen dieser Nanopartikel stark entwickelt. Trotz analytischer Herausforderungen, wie der Nachweisempfindlichkeit und der Vermeidung von Verunreinigungen, stellen EVs einen wertvollen Forschungsgegenstand dar, insbesondere im Hinblick auf Zellveränderungen, die mit Erkrankungen wie Krebserkrankungen in Zusammenhang stehen.
Für weiterführende Informationen zur aktuellen Studie besuchen Sie bitte die FAU sowie Trillium.