Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Regeneration von Körpergliedern beim Axolotl entschlüsselt

13.12.2013
Der Salamander Axolotl kann Gliedmaßen und Organe nach Verletzungen zu regenerieren. Diese bilden sich vollständig nach und sind funktionstüchtig.

Woher kennen die verletzten Glieder die genaue Anzahl an Segmenten, die für das Nachwachsen notwendig sind? Dieses Geheimnis der Regeneration hat Professorin Elly Tanaka vom DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden – Exzellenzcluster an der TU Dresden (CRTD) entschlüsselt:


In dem nachgewachsenen Glied eines Axolotls sind die signalgebenden grün markierten Gene im Unterarm und der Hand zu sehen (grün). ©CRTD/Tazaki

Adulte Axolotl regenerieren fehlende Gliedmaße durch fortlaufende Spezifizierung. Die Regeneration erfolgt in einer zeitlich festgelegten Reihenfolge. Diese Studie ist jetzt im Fachjournal „Science Magazine“ veröffentlicht worden (DOI: 10.1126/science.1241796).

Wenn ein Axolotl zum Beispiel die Gliedmaßen unterhalb des Oberarms verliert, wachsen der Ellbogen, der Unterarm und die Hand nach. Wird einem Axolotl am Handgelenk die Hand amputiert, bildet sich nur die Hand wieder nach.

Das zu regenerierende Glied entscheidet bereits, welches Segment sich zuerst ausbildet, während andere Zellen dabei sind, Vorläuferzellen zu vermehren, ehe diese zum Beispiel den ersten Knochen entwickeln. Diese zeitliche und örtliche Entscheidung, welches Segment der Gliedmaße regenerieren muss, wird Musterung („patterning“) genannt.

„Viele Wissenschaftler hatten die These aufgestellt, dass die ersten Vorläuferzellen, die sich nach einer Gliedmaßamputation beim Axolotl bilden, die Identität der Fingerspitze besitzen würden“, sagt Professorin Elly Tanaka. Diese „Fingerspitzenzellen“ glichen, wie auch immer das geschehen möge, ihre Identität mit den Zellen im Stumpf des verletzten Gliedmaßes ab, um den Stumpf zu stimulieren, Zellen für das Gewebe zwischen Stumpf und Fingerspitzen zu bilden. Auf diese Weise würden sich die richtigen Segmente des Gliedmaßes formen – in einem Prozess der Einschiebung („intercalation“).

Tanaka und ihre Arbeitsgruppe haben herausgefunden, dass die Regeneration von Gliedmaßen beim adulten Axolotl gerade so nicht abläuft. Im Gegenteil: Nach der Amputation eines Glieds vermehren sich in den ersten sechs Tagen die Zellen stark. „Zu diesem Zeitpunkt wird ein Gen angeschaltet, das den Zellen mitteilt, dass sie sich auf der verkürzten Seite des Glieds befinden“, berichtet Dr. Akira Tazaki vom CRTD. „Wenn wir im Oberarm das Glied durchtrennen, schalten die sich in den ersten sechs Tagen stark vermehrenden Zellen ein Gen an, um den Unterarm nachwachsen zu lassen.“ Wenn die Dresdner Forscher die Hand eines Axolotls amputieren, wird ein anderes Gen angeschaltet, um die Zellen zur Neubildung der fehlenden Hand anzustoßen. Dieser Prozess nennt sich Identität der Position ("positional identity").

Nach sechs weiteren Tagen beginnen die sich stark vermehrenden Zellen die Zellen für das benachbarte Gliedsegment zu bilden. Wenn beim adulten Axolotl der Oberarm durchtrennt wird, entwickeln sich zuerst die Zellen für die Bildung des Oberarms, danach diejenigen für den Unterarm. Nur am Ende der Regeneration entwickeln sich die Zellen für die Fingerspitzen.

Professorin Elly Tanaka sieht diese wissenschaftliche Festschreibung, in welcher Reihenfolge sich die Segmente eines nachwachsenden Glieds formen, als fundamental für die Forschung an: „Dieses Wissen erlaubt uns erst, grundsätzlich darüber nachzudenken, wie wir Gewebe von Gliedmaßen entwickeln können.“

Publikation
Kathleen Roensch1,2, Akira Tazaki1,2, Osvaldo Chara3, and Elly M. Tanaka1,2: Progressive specification rather than intercalation of limb elements during salamander limb regeneration. Science Magazine, DOI: 10.1126/science.1241796
1) DFG-Research Center for Regenerative Therapies Dresden – Cluster of Excellence at the TU Dresden (CRTD), Dresden, Germany
2) Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics, Dresden, Germany

3) Center for Information Services and High Performance Computing, TU Dresden, Dresden, Germany

Das 2006 gegründete Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) der Technischen Universität konnte sich in der dritten Runde der Exzellenzinitiative erneut als Exzellenzcluster und DFG-Forschungszentrum durchsetzen. Es wird von dem Entwicklungs- und Neurobiologen Prof. Dr. Michael Brand geleitet. Ziel des CRTD ist es, das Selbstheilungspotential des Körpers zu erforschen und völlig neuartige, regenerative Therapien für bisher unheilbare Krankheiten zu entwickeln. Die Forschungsschwerpunkte des Zentrums konzentrieren sich auf Hämatologie und Immunologie, Diabetes, neurodegenerative Erkrankungen sowie Knochendegeneration. Zurzeit arbeiten fünf Professoren und neun Forschungsgruppenleiter am CRTD, die in einem interdisziplinären Netzwerk von über 90 Mitgliedern sieben verschiedener Institutionen Dresdens eingebunden sind. Zusätzlich unterstützen 18 Partner aus der Wirtschaft das Netzwerk. Dabei erlauben die Synergien im Netzwerk eine schnelle Übertragung von Ergebnissen aus der Grundlagenforschung in klinische Anwendungen.

Birte Urban-Eicheler | idw
Weitere Informationen:
http://www.crt-dresden.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen
09.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP

nachricht Wolkenbildung: Wie Feldspat als Gefrierkeim wirkt
09.12.2016 | Karlsruher Institut für Technologie

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Elektronenautobahn im Kristall

Physiker der Universität Würzburg haben an einer bestimmten Form topologischer Isolatoren eine überraschende Entdeckung gemacht. Die Erklärung für den Effekt findet sich in der Struktur der verwendeten Materialien. Ihre Arbeit haben die Forscher jetzt in Science veröffentlicht.

Sie sind das derzeit „heißeste Eisen“ der Physik, wie die Neue Zürcher Zeitung schreibt: topologische Isolatoren. Ihre Bedeutung wurde erst vor wenigen Wochen...

Im Focus: Electron highway inside crystal

Physicists of the University of Würzburg have made an astonishing discovery in a specific type of topological insulators. The effect is due to the structure of the materials used. The researchers have now published their work in the journal Science.

Topological insulators are currently the hot topic in physics according to the newspaper Neue Zürcher Zeitung. Only a few weeks ago, their importance was...

Im Focus: Rätsel um Mott-Isolatoren gelöst

Universelles Verhalten am Mott-Metall-Isolator-Übergang aufgedeckt

Die Ursache für den 1937 von Sir Nevill Francis Mott vorhergesagten Metall-Isolator-Übergang basiert auf der gegenseitigen Abstoßung der gleichnamig geladenen...

Im Focus: Poröse kristalline Materialien: TU Graz-Forscher zeigt Methode zum gezielten Wachstum

Mikroporöse Kristalle (MOFs) bergen große Potentiale für die funktionalen Materialien der Zukunft. Paolo Falcaro von der TU Graz et al zeigen in Nature Materials, wie man MOFs gezielt im großen Maßstab wachsen lässt.

„Metal-organic frameworks“ (MOFs) genannte poröse Kristalle bestehen aus metallischen Knotenpunkten mit organischen Molekülen als Verbindungselemente. Dank...

Im Focus: Gravitationswellen als Sensor für Dunkle Materie

Die mit der Entdeckung von Gravitationswellen entstandene neue Disziplin der Gravitationswellen-Astronomie bekommt eine weitere Aufgabe: die Suche nach Dunkler Materie. Diese könnte aus einem Bose-Einstein-Kondensat sehr leichter Teilchen bestehen. Wie Rechnungen zeigen, würden Gravitationswellen gebremst, wenn sie durch derartige Dunkle Materie laufen. Dies führt zu einer Verspätung von Gravitationswellen relativ zu Licht, die bereits mit den heutigen Detektoren messbar sein sollte.

Im Universum muss es gut fünfmal mehr unsichtbare als sichtbare Materie geben. Woraus diese Dunkle Materie besteht, ist immer noch unbekannt. Die...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Firmen- und Forschungsnetzwerk Munitect tagt am IOW

08.12.2016 | Veranstaltungen

NRW Nano-Konferenz in Münster

07.12.2016 | Veranstaltungen

Wie aus reinen Daten ein verständliches Bild entsteht

05.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Hochgenaue Versuchsstände für dynamisch belastete Komponenten – Workshop zeigt Potenzial auf

09.12.2016 | Seminare Workshops

Ein Nano-Kreisverkehr für Licht

09.12.2016 | Physik Astronomie

Pflanzlicher Wirkstoff lässt Wimpern wachsen

09.12.2016 | Biowissenschaften Chemie