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 Immunabwehr ohne Kollateralschaden
23.01.2017 | Universität Basel

nachricht Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens
23.01.2017 | Verband Biologie, Biowissenschaften und Biomedizin in Deutschland e.V.

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: Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

An Bord einer Höhenforschungsrakete wurde erstmals im Weltraum eine Wolke ultrakalter Atome erzeugt. Damit gelang der MAIUS-Mission der Nachweis, dass quantenoptische Sensoren auch in rauen Umgebungen wie dem Weltraum eingesetzt werden können – eine Voraussetzung, um fundamentale Fragen der Wissenschaft beantworten zu können und ein Innovationstreiber für alltägliche Anwendungen.

Gemäß dem Einstein’schen Äquivalenzprinzip werden alle Körper, unabhängig von ihren sonstigen Eigenschaften, gleich stark durch die Gravitationskraft...

Im Focus: Quantum optical sensor for the first time tested in space – with a laser system from Berlin

For the first time ever, a cloud of ultra-cold atoms has been successfully created in space on board of a sounding rocket. The MAIUS mission demonstrates that quantum optical sensors can be operated even in harsh environments like space – a prerequi-site for finding answers to the most challenging questions of fundamental physics and an important innovation driver for everyday applications.

According to Albert Einstein's Equivalence Principle, all bodies are accelerated at the same rate by the Earth's gravity, regardless of their properties. This...

Im Focus: Mikrobe des Jahres 2017: Halobacterium salinarum - einzellige Urform des Sehens

Am 24. Januar 1917 stach Heinrich Klebahn mit einer Nadel in den verfärbten Belag eines gesalzenen Seefischs, übertrug ihn auf festen Nährboden – und entdeckte einige Wochen später rote Kolonien eines "Salzbakteriums". Heute heißt es Halobacterium salinarum und ist genau 100 Jahre später Mikrobe des Jahres 2017, gekürt von der Vereinigung für Allgemeine und Angewandte Mikrobiologie (VAAM). Halobacterium salinarum zählt zu den Archaeen, dem Reich von Mikroben, die zwar Bakterien ähneln, aber tatsächlich enger verwandt mit Pflanzen und Tieren sind.

Rot und salzig
Archaeen sind häufig an außergewöhnliche Lebensräume angepasst, beispielsweise heiße Quellen, extrem saure Gewässer oder – wie H. salinarum – an...

Im Focus: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Hybride Eisschutzsysteme – Lösungen für eine sichere und nachhaltige Luftfahrt

23.01.2017 | Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Wie der Nordatlantik zum Wärmepirat wurde

23.01.2017 | Geowissenschaften

Immunabwehr ohne Kollateralschaden

23.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Erstmalig quantenoptischer Sensor im Weltraum getestet – mit einem Lasersystem aus Berlin

23.01.2017 | Physik Astronomie