04 - AG Molekulare Reproduktion, IFA-Tulln

Zelluläre Sekretion und Kommunikation - Bedeutung für Gesundheit und Krankheit

Proteine sind ein wichtiges Kommunikationselement von Zellen. Diese Moleküle dienen sowohl der Interaktion von Zellen mit ihrer Umgebung als auch der internen Informationsweitergabe.  In unserer Arbeitsgruppe stehen die Identifizierung und die Untersuchung von jenen Proteinen, die von Säugetierzellen ausgeschleust werden und die bei malignen Veränderungen, bei Krebserkrankungen und Therapieresistenzen eine Rolle spielen, im Mittelpunkt. Ihre Analyse gibt uns einen tieferen Einblick in die zellulären Vorgänge und das Netzwerk von Krebszellen und ermöglicht es uns, wichtige Erkenntnisse über biologische Prozesse zu gewinnen, die auch zu zukünftigen Targetmolekülen führen können.

Ebenso erforschen wir Proteine des Eileiters, die zentrale reproduktionsbiologische Vorgänge, wie etwa den Reifungsprozess der männlichen Keimzellen, der Samenzellen, im Eileiter und die frühe embryonale Entwicklung, beeinflussen und steuern können.

Als Analysemethoden kommen dabei quantitative Proteomtechnologien, die auf hochauflösender Massenspektrometrie fußen, zum Einsatz. Dies erlaubt es uns, Hunderte von Proteinen gleichzeitig zu analysieren, und ihre Abundanz zwischen verschiedenen Proben zu vergleichen. Dadurch können wir potenzielle Kandidatenproteine für weiterführende Untersuchungen herausfiltern.

Quantifizierung von DNA Mutationen

Durch gezielte Analysen von Tumor-DNA im Blut von erkrankten Menschen kann man Aufschluss über medizinische Fragestellungen wie den Verlauf oder die Wirksamkeit einer Therapie erhalten. Jedoch gestaltet sich die Suche nach dieser Tumor-DNA, die im Blut meist nur in minimalen Mengen vorkommt, als die sprichwörtliche Suche nach der „Nadel im Heuhaufen“. Unser Ziel ist es, technisch mittels quantitativer und digitaler Polymerase Kettenreaktion (PCR) die Auffindungsrate zu optimieren.

Dieselben Methoden kommen auch bei der Analyse der Vererbung mitochondrialer DNA zum Einsatz. Diese DNA, die in den „Kraftwerken der Zelle“ vorkommt, kann die Ursache vererbbarer Erkrankungen bei Mensch und Tier sein. Mitochondrien und ihre DNA kommen in jeder Zelle in einigen hundert Kopien vor und werden unabhängig voneinander an die nächste Generation weitergegeben. Dabei gelten andere Regeln als die bekannten Mendelschen Regeln der Vererbung. Unser Ziel ist es, auch nur einige wenige mutierte DNAs in den Zellen aufzuspüren und zu quantifizieren, um damit die spezielle Vererbung der mitochondrialen DNA genauer zu analysieren.

Frühe embryonale Entwicklung und maternales Kommunikationssystem

Fortpflanzung ist eine zentrale physiologische Voraussetzung für den Erhalt aller Rassen und ihrer Vielfalt über Generationen. Dieser Generationenübergang, die Reproduktion, ist von zahlreichen Gegebenheiten abhängig und daher umso mehr ein sensibler Indikator für innere und äußere Störfaktoren, die auf Tiere einwirken. Eine Schlüsselstelle in der Reproduktion ist die frühe Embryonalentwicklung. Dies bedeutet, dass in den ersten Tagen nach der Befruchtung die Embryonen besonders empfindlich auf inadäquate Veränderungen reagieren.

Dies kann sich in Form von Störungen der Entwicklung bis zum frühembryonalen Tod zeigen. Der Eileiter, in dem die Eizellen und Samenzellen aufeinandertreffen, ist der Ort der Embryogenese und die Umgebung für die folgenden Tage bevor dann die Embryonen in die Gebärmutter migrieren. Veränderungen in der Zusammensetzung der oviduktalen und uterinen Mikroumgebung spiegeln sich direkt in der embryonalen Entwicklung wider.

Daher erscheint es naheliegend, dass eine detailliertere Analyse des Embryos und des Fortpflanzungstrakts ein besseres Verständnis der zugrunde liegenden molekularen und zellulären Mechanismen liefert, um embryophysiologische Voraussetzungen und gleichzeitig Störfaktoren besser verstehen zu können. Diese Kenntnisse könnten eine Grundlage für zukünftige optimierte Zuchtstrategien sein und bieten Ansätze für ein nachhaltiges Betriebsmanagement.

Im Rahmen unserer Forschung stehen wir im engen Austausch mit dem Reproduktionszentrum Wieselburg LINK