Regulation of pancreas development in <i>Xenopus laevis</i>

Abstract

Bis zur heutigen Zeit ist nur wenig darüber bekannt, wann und wie sich im Laufe der Entwicklung in Vertebraten aus dem endodermalen Keimblatt unterschiedliche Populationen an Vorläuferzellen differenzieren, aus denen in Folge die verschiedenen Organe entstehen.In unseren Studien benutzten wir Xenopus laevis als Modelorganismus, um solche frühen Musterbildungsprozesse zu charakterisieren, die u.a. durch Retinsäure induziert werden. Unsere Ergebnisse zeigen, dass Retinsäure schon während der Gastrulation des Embryos für die Predestinierung endodermaler Zellen zur Bauchspeicheldrüse (Pankreas), nicht aber für die Formierung der Leber notwendig ist. Unter Verwendung embryonaler Explanate zeigen wir, dass Retinsäure sowohl direkt auf das Endoderm, als auch indirekt über das Mesoderm, wirkt wodurch dorsales Endoderm zu pankreatischem Gewebe determiniert wird. Im Zusammenhang mit Retinsäure während der Gastrulation, spielt die Inhibition des BMP-Signalweges durch Noggin, nebst weiterer mesodermaler Faktoren, ebenfalls eine wichtige Rolle bei Spezifizierung des dorsalen Endoderms. Es konnte ebenfalls gezeigt werden, dass Sonic Hedgehog, ein bekannter Inhibitor der Pankreasentwicklung im Modelorganismus Maus sowie Hühnchen, im dorsalen Endoderm negativ durch Retinsäure reguliert wird. Weiterhin wurde festgestellt, dass Retinsäure, durch Inhibition des Notch-Signalweges, eine endokrine auf Kosten einer exokrinen Zelldifferenzierung im dorsalen Pankreas fördert. Andererseits aktiviert Retinsäure die exokrine Genexpression im ventralem Pankreas, wodurch in konzentrationsabhängige Weise die Leberentwicklung verhindert wird.Gleichzeitig wurde eine neue Methode zur Herstellung transgener Frösche, unter Verwendung der I-SceI Meganuklease, etabliert. Hierbei wurde eine Transgenität von über 10% unter optimalen Bedingungen und eine hohe Effizienz der Vererbbarkeit erreicht. Demzufolge ist die Anwendung der I SceI-Meganuklease eine einfache und höchst effiziente Technik transgene Frösche herzustellen, besonders hinsichtlich Untersuchungen der späteren Pankreasgenese.