image: Carl-Philipp Heisenberg receives a prestigious grant of the European Research Council. view more
Credit: IST Austria
Mit zwei neuen Advanced Grants steigt die Gesamtzahl der vom ERC geförderten Projekte am Institute of Science and Technology Austria (IST Austria) auf 33. Der Biologe Carl-Philipp Heisenberg, der sich mit seinen Entdeckungen auf dem Gebiet der embryonalen Entwicklung einen Namen gemacht hat, ist einer der beiden Preisträger. In seinem Projekt "Interaction and feedback between cell mechanics and fate specification in vertebrate gastrulation" wird er das Zusammenspiel der verschiedenen Mechanismen untersuchen, die die Form eines Embryos bestimmen. Das Projekt wird für eine Dauer von fünf Jahren finanziert.
Während der embryonalen Entwicklung spielen zwei Arten von Prozessen eine wichtige Rolle. Einerseits gibt es die sogenannten Genregulationsnetzwerke. Diese bestimmen die Identität, die eine bestimmte Stammzelle während der Entwicklung annehmen wird. Auf der anderen Seite gibt es physikalische Prozesse, die Zellen und Gewebe formen. Damit die Gewebe und Organe des sich entwickelnden Organismus korrekt geformt und angeordnet werden, müssen diese beiden Arten von Prozessen interagieren. Über dieses wichtige Zusammenspiel ist derzeit allerdings noch wenig bekannt. In seinem neuen, vom ERC geförderten Projekt wird Heisenberg daran arbeiten, um diese Lücke zu schließen.
In der Untersuchung der physikalischen Prozesse, die der embryonalen Entwicklung zugrunde liegen, sind Heisenberg und seiner Gruppe vor kurzem einige große Durchbrüche gelungen. Erst haben sie gezeigt, dass die Oberflächenspannung in einem Prozess namens "Doming" während der frühen Zebrafisch-Entwicklung die Veränderung der Gewebeform koordiniert (Details: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2017-02/iosa-pbo021317.php). Darüber hinaus haben sie in ihrer letzten Publikation in Nature Cell Biology bewiesen, dass mechanische Kräfte wie Reibung die Bildung der Neuralplatte regulieren (Details: https://www.eurekalert.org/pub_releases_ml/2017-03/iosa-u_1032317.php). Jetzt werden sie in ihrer Forschung einen Schritt weiter gehen und untersuchen, wie die Gewebemechanik die Genregulationsnetzwerke beeinflusst und umgekehrt.
Zu diesem Zweck wird sich Heisenberg auf eine spezifische Phase der embryonalen Entwicklung, die Gastrulation, konzentrieren. Dabei handelt es sich um einen gemeinsamen und fundamentalen Vorgang in der Entwicklung von Tieren. Während dieser Phase wird ein anfänglich unstrukturierter Zellcluster in einen Embryo umgewandelt, der aus drei Keimschichten besteht: dem Ektoderm, dem Entoderm und dem Mesoderm.
Heisenberg und seine Gruppe werden einen experimentellen Ansatz, der genetische, zellbiologische und biophysikalische Experimente beinhaltet, mit mathematischer Modellierung kombinieren. Dieser innovativer Ansatz entspricht nicht nur perfekt dem Prinzip der Interdisziplinarität des IST Austria, sondern wird auch Antworten auf eine derzeit noch ungelöste Frage in der Entwicklungsbiologie liefern, nämlich wie Zellmechanik, Dynamik und genetische Aspekte zusammenarbeiten, um einem Embryo seine Gestalt zu verleihen.
Carl-Philipp Heisenberg studierte Biologie an der Ludwig-Maximilians-Universität München und promovierte 1997 an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen und dem Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen in der Forschungsgruppe um Nobelpreisträgerin Christiane Nüsslein-Volhard. Nach seinem Postdoktorat am University College London leitete er eine Forschungsgruppe am Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden als Emmy-Noether Junior Professor. Er kam im Jahr 2010 als dritter Professor an das IST Austria - nicht lange nach der Eröffnung des Instituts im Jahr 2009. Im Jahr 2015 wurde er Mitglied der Leopoldina - der Deutschen Akademie der Wissenschaften - und 2016 wurde er zum Mitglied der European Molecular Biology Organization (EMBO) gewählt.
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