Onderzoekers van het Biozentrum van de Universiteit van Basel hebben een nieuwe techniek ontwikkeld met behulp van nanobodies. Gebruik makend van de zogenaamde "Morphotrap", de verdeling van het morfogeen Dpp, die een belangrijke rol speelt bij de ontwikkeling van de vleugels, kon voor het eerst selectief worden gemanipuleerd en geanalyseerd in de fruitvlieg. In de toekomst, deze tool kan worden toegepast voor veel verder onderzoek naar orgaangroei. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het huidige nummer van Natuur .

De twee basisprocessen die de orgaanontwikkeling beheersen, zijn de regulering van de groei en van het ruimtelijke patroon. De onderzoeksgroep van Prof. Markus Affolter aan het Biozentrum, Universiteit van Bazel, heeft nu een methode ontwikkeld met de naam "Morphotrap" om de vleugelontwikkeling bij de fruitvlieg te bestuderen.

Hun resultaten tonen aan dat het signaalmolecuul Dpp, een zogenaamd morfogeen, beïnvloedt de groei in het midden van de imaginaire schijf van de vleugel, maar niet in de perifere gebieden. Het is de eerste keer dat een anti-GFP-nanobody met succes is gebruikt in een dergelijk onderzoek. Deze tool is ook veelbelovend voor toekomstige studies over orgaanontwikkeling.

De nieuwe methode "Morphotrap":Nanobodies om groei te bestuderen

Nanobodies zijn kleine antilichaamfragmenten afkomstig van kamelen. Ze stellen het onderzoeksteam van Markus Affolter in staat om moleculen in het levende organisme te manipuleren. De zogenaamde "Morphotrap"-methode maakt gebruik van anti-GFP-nanobodies. Met behulp van deze Nanobodies, de functies van GFP-gelabelde eiwitten in levende organismen kunnen sneller en effectiever worden bestudeerd dan met conventionele methoden.

"Deze anti-GFP-nanobodies remmen de verspreiding van het morfogeen Dpp op verschillende locaties in de vleugel. Daarom stellen ze ons in staat om de invloed van Dpp-verspreiding op de vleugelgroei te identificeren, " legt Stefan Harmansa uit, de eerste auteur van de studie.

Morphogen Dpp reguleert de groei in het midden van de imaginaire schijf

Om de invloed van het morfogeen Decapentaplegic (Dpp) in meer detail te bepalen, de Affolter-groep onderzocht de vleugelschijf van de fruitvlieg, de imaginaire schijf genoemd. Dit is het voorloperweefsel van de vleugel van de volwassen vlieg en dient als model voor studies over orgaanontwikkeling.

"Onze bevindingen tonen aan dat het morfogeen Dpp alleen de groei in het midden van de imaginaire schijf beïnvloedt. De groei gaat door in de periferie, zelfs wanneer we de verspreiding van Dpp naar deze regio's volledig blokkeren, " legt Harmansa uit. "Nu, door gebruik te maken van anti-GFP-nanobodies, we hebben kunnen aantonen in welke mate het morfogeen Dpp de vleugelgrootte bepaalt en bijgevolg konden we een van de twee overheersende theorieën op dit gebied weerleggen, ' zegt Harmansa.

Het feit dat anti-GFP-nanobodies met succes kunnen worden toegepast voor onderzoek in complexe levende organismen is een geweldige prestatie. Affolter is ook van plan deze techniek in toekomstig onderzoek toe te passen:"In een volgende stap, we zullen onderzoeken op welk moment in de ontwikkeling Dpp handelt om de centrale groei te beheersen. De correlatie tussen de ruimtelijke en temporele invloed van Dpp zal nieuwe inzichten verschaffen in orgaangroei en kan mogelijke oorzaken van orgaanmisvorming blootleggen, ", zegt Affolter.