Max-Planck-Forschungsgruppe Kraniofaziale Biologie

Der Kopf stellt den komplexesten Teil des Wirbeltierkörpers dar. Diese komplizierte Struktur setzt sich aus einer Vielzahl von Geweben und Zelltypen zusammen, die während der frühen Embryonalentwicklung zusammengefügt werden. Obwohl die zelluläre Dynamik während der Kopfmorphogenese umrissen wurde und mehrere Schlüsselmoleküle, die die Integrität oder die Symmetrie des Kopfes beeinflussen, identifiziert wurden, fehlt ein komplexes Verständnis des Kopfes und seiner Formbildung. Es wird angenommen, dass die Evolution des Kopfes Hand in Hand mit der Entstehung des Knorpels ging. Diese steife Matrix ermöglichte einen effizienten Schutz des zentralen Nervensystems und anderer empfindlicher sensorischer Gewebe. Der Knorpel ermöglichte das Auswachsen des Gesichts, die Unterbringung eines verbesserten Fütterungsapparates und bot ein Gerüst für die Befestigung der Muskeln. Interessanterweise hängt die Gesamtform des Gesichts von der knorpeligen Vorlage ab, die während der Embryogenese gebildet und anschließend in Knochen umgewandelt wird.

Der Knorpel wurde traditionell an den langen Knochen untersucht. Solche stabförmigen Strukturen enthalten spezifische Regionen, die Wachstumsplatten genannt werden, in denen konstante und orientierte Zellteilungen stattfinden und zur Verlängerung des Knochens führen. Allerdings ist der Knorpel, der die embryonale Fläche bildet, flach und kann vielleicht mit einem Blatt Papier verglichen werden, das wie Origami gefaltet werden kann, um eine sehr komplexe 3D-Form zu erreichen. Kürzlich haben wir grundlegende Mechanismen des Wachstums von Gesichtsknorpeln aufgedeckt. Basierend auf diesen Erkenntnissen wollen wir die zugrunde liegende molekulare Maschinerie untersuchen, die diese komplizierten Prozesse steuert. Außerdem wollen wir verstehen, welche Signale die Induktion des Gesichtsknorpels antreiben und woher sie kommen. Unser ultimatives Ziel ist es, die Genexpressionsprogramme aufzuklären, die die ersten Schritte der kraniofazialen Entwicklung steuern, und wir wollen die evolutionären Veränderungen dieser Programme über verschiedene Spezies hinweg verfolgen. Wir kombinieren die modernsten Methoden der Einzelzell-Transkriptom-Sequenzierung, Multicolor-Reporter-Linienverfolgung, gewebespezifische genetische Modifikationen, RNAscope-Technologie, Mikro- und Nano-Computertomographie mit klassischen molekularbiologischen Methoden.