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 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

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: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften