Christian Schröter

Dynamik der Zelldifferenzierung



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Forschung im Überblick

Ziel unserer Arbeit ist es, zu verstehen wie Zellen Entscheidungen treffen, z. B. sich selbst zu erneuern oder zu differenzieren, um spezifische Aufgaben zu übernehmen. Die Kommunikation zwischen Zellen mit Hilfe extrazellulärer Botenstoffe spielt eine entscheidende Rolle bei der Kontrolle dieser Entscheidungen. Wir untersuchen, wie einzelne Zellen die Konzentrationen dieser extrazellulären Botenstoffe in intrazelluläre Aktivierungsmuster von Signalkaskaden übersetzen und wie diese Muster die Zelldifferenzierung kontrollieren. Des Weiteren fragen wir, wie Zellen Informationen verrechnen, die von verschiedenen Signalmolekülen vermittelt werden, und wie sie das Ergebnis dieser Rechenoperation in stabile, zelltypspezifische Genexpressionsprogramme übersetzen. Schließlich wollen wir verstehen wie der Austausch von Signalmolekülen zwischen Zellen die Koordinierung von Differenzierungsentscheidungen auf der Ebene von Zellpopulationen ermöglicht. Dies ist von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung funktionaler Gewebe.
Zur Bearbeitung dieser Fragen nutzen wir embryonale Stammzellen der Maus (mESCs) als leicht zugängliches experimentelles System, in dem wir mit verschiedenen lichtmikroskopischen Methoden die Kommunikation zwischen Zellen und deren Differenzierungsentscheidungen sichtbar machen. mESCs teilen sich in der Zellkulturschale in einem undifferenzierten Zustand für unbegrenzte Zeit. Gleichzeitig behalten sie die Fähigkeit, sich nach Injektion in den Embryo, oder durch Behandlung mit Signalmolekülen in der Zellkulturschale, in alle Zelltypen des erwachsenen Organismus zu spezialisieren. Das macht embryonale Stammzellen zu einem exzellenten Modellsystem für grundlegende Fragen der Entwicklungszellbiologie, sowie zu einem vielversprechenden Werkzeug zur Entwicklung von Gewebeersatzmethoden.
Ziel unserer Arbeit ist es, die Grundlagen von Differenzierungsentscheidungen mit voraussagekräftigen mathematischen Modellen beschreiben zu können. Dazu erheben wir quantitative, zeitaufgelöste Daten, die wir in Zusammenarbeit mit Theoretikern zur Formulierung und zum Testen dieser Modelle verwenden.



Aktuelles/Jobs

Derzeit bieten wir die Möglichkeit zur Durchführung einer Masterarbeit mit dem Thema “Entwicklung eines embryonalen Organoidsystems”. In diesem Projekt soll ein Protokoll zur Differenzierung embryonaler Stammzellen in einem dreidimensionalen Kontext etabliert werden, so dass die entstehenden Organoide zentrale Aspekte der Entwicklung des frühen Säugerembryos nachbilden. Herausragende Studenten, die in ihrer Abschlussarbeit im Bereich der Stammzellbiologie arbeiten und das neue Feld der synthetischen Embryologie kennenlernen wollen, können sich jederzeit gerne bei uns melden.



Ausgewählte Publikationen

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Schröter C, Rué P, Mackenzie JP, Martinez Arias A (2015). FGF/MAPK signaling sets the switching threshold of a bistable circuit controlling cell fate decisions in embryonic stem cells. Development 142:4205–16.
doi:10.1242/dev.127530.

Freyer L, Schröter C, Saiz N, Schrode N, Nowotschin S, Martinez Arias A, et al (2015). A loss-of-function and H2B-Venus transcriptional reporter allele for Gata6 in mice. BMC Dev Biol 15:38.
doi:10.1186/s12861-015-0086-5.

Mulvey CM, Schröter C, Gatto L, Dikicioglu D, Fidaner IB, Christoforou A, et al (2015). Dynamic Proteomic Profiling of Extra-Embryonic Endoderm Differentiation in Mouse Embryonic Stem Cells. Stem Cells 33:2712–25.
doi:10.1242/dev.127530.

Martinez Arias, A., Nichols, J. and Schröter, C (2013). A molecular basis for developmental plasticity in early mammalian embryos. Development 140, 3499–3510.
doi: 10.1242/dev.091959


 
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