Ärzte Zeitung online, 10.02.2010

Mathematisches Modell simuliert die Entwicklung von Mittel- und Hinterhirn

NEUHERBERG (eb). Systembiologen haben in einem Computermodell die Genexpression im Bereich der Mittel-Hinterhirn-Grenze des Neuralrohrs im Maus-Embryo erfolgreich simuliert. Damit ist ein weiterer Schritt zum Verständnis des zeitlichen und räumlichen Ablaufs der Gehirnentwicklung auf gelungen.

Wissenschaftler haben ein mathematisches Modell der Gen-Aktivitäten im Bereich der Grenze zwischen Mittel- und Hinterhirn entwickelt. Es zeigt den zeitlichen und räumlichen Verlauf der Entwicklung vom achten bis zehnten Tag der Embryonalentwicklung bei Mäusen. Das Modell kann als eines der ersten die natürlichen Abläufe der Gehirnentwicklung qualitativ korrekt simulieren. Dies haben Wissenschaftler um Dr. Fabian Theis am Helmholtz Zentrum München erforscht.

Die Gehirnentwicklung bei Wirbeltieren beginnt schon sehr früh im Embryo. Die Grenze zwischen dem späteren Mittel- und Hinterhirn ist dabei besonders wichtig. Experimentell unterscheiden sich die beide Bereiche hinsichtlich der wichtigsten acht Gene, die dort aktiv sind. Diese Daten wurden dem mathematischen Modell zugrunde gelegt und in ein qualitatives Computermodell des Regulations-Netzwerks umgesetzt (PLoS Computational Biology 5, November 2009).

Die Forscher gingen zunächst von der vereinfachten Annahme aus, dass die Gene jeweils aktiv sind oder nicht. Schon in diesem qualitativen Modell zeigten sich Zusammenhänge, die für die Aufrechterhaltung der Mittel-Hinterhirn-Grenze erforderlich sind. Ein weiterentwickeltes Modell bezieht die Menge der Genexpression mit ein und simuliert die Vorgänge der Embryonalentwicklung zwischen Tag 8 und Tag 10 zeitlich und räumlich korrekt.

Abstract der Studie: "Spatial Analysis of Expression Patterns Predicts Genetic Interactions at the Mid-Hindbrain Boundary."

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