Diplomarbeit Theoretische Biologie

Gregor Wenzel

Keratinocyten spielen eine bedeutende Rolle bei der Wundheilung, so dass tieferes Verständnis ihrer charakteristischen Eigenschaften hilfreich wäre, diesen Prozess besser zu verstehen.
Zu diesen Eigenschaften gehören Filopodien. Dabei handelt es sich um sehr dünne (0.2 – 0.4 µm) und lange (bis zu 70 µm) Zellausläufer, die unter dem Phasenkontrast-Mikroskop sichtbar werden.
Während viele Theorien bezüglich der Funktion von Filopodien existieren, gibt es noch keine entscheidenden Experimente, die diese Ideen untermauern. Das mag daran liegen, dass es bisher weitgehend vernachlässigt wurde, diese filigranen Strukturen genau zu lokalisieren und auszumessen – es gibt so gut wie keine Literatur über konkrete Zahlen bezüglich ihrer Anzahl, Länge und ihres dynamischen Verhaltens. Solch eine Erfassung gestaltet sich zugegebenermaßen recht schwierig, da es ungewöhnlich aufwändig ist, dies per Hand zu bewerkstelligen.

Aber in diesem unseren Zeitalter der Computertechnologie existiert die Möglichkeit, dies automatisiert mit Hilfe von Softwarepaketen zu erledigen. Dennoch gibt es dazu bisher keine erfolgreichen Umsetzungen – und wenn, dann benötigen diese noch beträchtlichen Einsatz von Seiten des Anwenders, oder sie sind Teile sehr großer Bildverarbeitungs-Werkzeuge, die einfach nicht spezialisiert genug sind, um akzeptable Resultate bezüglich der Filopodien-Erkennung zu liefern.

Das Wissen, erfolgreiche Algorithmen zu implementieren besteht jedoch, und es ist das Ziel dieser Diplomarbeit, einen ersten Beitrag zu leisten, Filopodiendynamik an Keratinocyten zu quantifizieren. Dazu gehört es, eine gute Methode zu entwickeln, Zellränder zu beschreiben – eine Aufgabe, die einen großen Teil der Arbeit beansprucht.

Letztendlich liegt ein Algorithmus vor, der automatisch Zellränder bestimmt, Filopodien zählt und ihre Längen ausmisst.