Ein Forschungsteam der Universität Basel hat ein neues Verfahren entwickelt, das die Aktivität von nahezu 500 Genen gleichzeitig im gesamten Zebrafisch-Embryo mit subzellulärer Auflösung darstellt. Die Methode namens weMERFISH ermöglicht erstmals die räumliche und zeitliche Erfassung der Genexpression während der frühen Embryonalentwicklung und liefert einen umfassenden Atlas von Genen und Zellen, die an der Formbildung beteiligt sind. Die Ergebnisse erschienen am 11. März 2026 im Fachjournal „Science“.

Bisherige Techniken erfassten die Genaktivität nur in zweidimensionalen Schnitten und mit begrenzter räumlicher Auflösung. Subzelluläre Muster blieben oft unerkannt. weMERFISH löst diese Einschränkungen auf und verknüpft die Genexpression direkt mit Zellreifung und Zellbewegungen im dreidimensionalen Embryo.

Die Forschenden um Prof. Dr. Alex Schier vom Biozentrum erstellten auf dieser Basis einen Atlas der frühen Embryonalentwicklung. Durch Integration früherer Einzelzell-Daten konnten sie räumliche Muster tausender Gene sowie die Aktivität von rund 300.000 regulatorischen Regionen berechnen. Die Daten sind über die frei zugängliche Webplattform „Merfisheyes“ (http://schier.merfisheyes.com) für die wissenschaftliche Gemeinschaft verfügbar.

Die Aufnahmen zeigen dynamische Prozesse in Raum und Zeit. Bei der Schwanzbildung etwa sind unreife Stammzellen an der Spitze angeordnet, während weiter vorne zunehmend reife Zellen wie Muskelzellen liegen. Die Forschenden sprechen davon, dass Zeit im Raum sichtbar wird.

Bei der Entstehung scharfer Gewebegrenzen – etwa zwischen Muskel- und Wirbelsäulengewebe – entdeckten sie eine Übergangszone mit stark veränderter Genaktivität. Diese Grenzen entstehen nicht durch Zell-Sortierung nach Vermischung, sondern vor allem durch Veränderung des genetischen Programms in den Zellen selbst.

Die Kombination aus weMERFISH, dem Atlas und Live-Bildgebung bietet nun ein Werkzeug, um Genaktivität, Genregulation und Zellbewegungen im gesamten Embryo gemeinsam zu analysieren. Das Team plant, weitere Entwicklungsstadien zu untersuchen, um das Verständnis der Wirbeltierentwicklung zu vertiefen. Langfristig soll geklärt werden, welche Gen-Zell-Kombinationen für die Bildung bestimmter Organe oder Gewebe erforderlich sind.

Die Studie entstand in enger Zusammenarbeit mit internationalen Partnern und stellt eine Grundlage für zukünftige Forschungen zur Embryonalentwicklung dar.

Original Paper:

Yinan Wan, Jakob El Kholtei, Ignatius Jenie, Mariona Colomer-Rosell, Jialin Liu, Qinghua Zhang, Joaquin Navajas Acedo, Lucia Y. Du, Mireia Codina-Tobias, Mengfan Wang, Wei Zheng, Edward Lin, Tzy-Harn Chuang, Oded Mayseless, Ahilya Sawh, Susan E. Mango, Guoqiang Yu, Bogdan Bintu, and Alexander F. Schier:
Whole-embryo Spatial Transcriptomics at Subcellular Resolution from Gastrulation to Organogenesis.
Science (2025), doi: 10.1126/science.adt3439

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Redaktion: X-Press Journalistenbüro GbR

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