Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Regeneration neu definiert - Gliedmaßen bilden sich aus Zellen mit begrenztem Entwicklungspotential nach

02.07.2009
Dresdner Wissenschaftler eröffnen mit ihrer Studie zur Regeneration von Gliedmaßen beim Salamander Axolotl völlig neue Perspektiven für die Regenerative Medizin: wachsen Gliedmaßen nach, entwickeln sich diese nicht aus pluripotenten Alleskönnern, sondern aus Zellen, die - ähnlich wie beim Säugetier - in ihrer Entwicklungsfähigkeit eingeschränkt sind.

Der mexikanische Schwanzlurch Axolotl (Ambystoma mexicanum) hat eine erstaunliche Fähigkeit, die uns Menschen verloren gegangen ist: ihm wachsen Gliedmaßen, Organe und sogar Teile des Gehirns vollständig und funktionstüchtig nach. Bisher wurde angenommen, dass sich während der Regeneration Gewebe von Gliedmaßen in pluripotente Alleskönner-Zellen dedifferenzieren (zurückentwickeln) und aus diesen sich dann alle Zellen neu bilden.

In ihrer Studie, die in der aktuellen Ausgabe von Nature erscheint, rollte Prof. Dr. Elly Tanaka vom DFGForschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) die Frage nach der Entwicklungsfähigkeit der Zellen neu auf und machte dabei die erstaunliche Entdeckung, dass jedes Gewebe Vorläuferzellen mit beschränktem Potential produziert. Die Studie ist gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut für Molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden sowie dem Institut für Anatomie an der Medizinischen Fakultät der TU Dresden entstanden.

Nach einer Verletzung bildet sich über der Wunde beim Axolotl eine Zone von undifferenzierten Vorläuferzellen, auch Blastema genannt. Vorangegangene Studien sehen das Blastema als eine homogene Ansammlung eines Zelltyps, der die Fähigkeit besitzt, sich in alle anderen Zelltypen zu entwickeln. Die Forschungsgruppe um Elly Tanaka wandte eine neue Methode an, um dieser Annahme auf den Grund zu gehen: Zellen von verschiedenen Teilen des Körpers vom Axolotl, die mit GFP (Green Fluorescent Protein) angefärbt waren, wurden in denselben Teil nicht angefärbter Tiere transplantiert, um jedes Gewebe grün zu markieren. Damit konnte die Entwicklung der Gewebezellen von Epidermis (Oberhaut), Dermis (Lederhaut), Muskeln, Knorpel und Schwann-Zellen (isolieren Nervenzellen mit einer Art Hülle) nachverfolgt werden. Prof. Tanaka ist es zum ersten Mal gelungen, das GFP in das Genom des Axolotls einzubringen und damit im Detail das Schicksal einzelner Zellen und Gewebe nachverfolgen zu können. Das Ergebnis der Untersuchungen bricht mit den bisherigen Vorstellungen von Regeneration. Prof. Tanaka erklärt: "Die Zellen entwickeln sich nicht in ein pluripotentes Stadium zurück und behalten eine starke Erinnerung an ihre Herkunft. Das Blastema ist demzufolge ein heterogener Pool von Vorläuferzellen mit begrenztem Entwicklungspotential." Im Detail zeigen die Ergebnisse: Hautgewebe produziert bei der Regeneration zwar Knorpel und Sehnen, aber keine Muskelzellen oder Schwann-Zellen. Knorpel bildet kein Muskelgewebe, sondern meistens wieder Knorpel. Muskel hingegen entwickelt kein Knorpel- oder Epidermisgewebe sondern beschränkt sich hauptsächlich oder exklusiv auf die Bildung von Muskel. Die meisten Zellen sind somit auf ihre eigene Gewebeidentität beschränkt, wobei das Hautgewebe das flexibelste von allen ist.

Für sich regenerierendes Gewebe ist es essentiell zu wissen, an welche Position in den Gliedmaßen die einzelnen Zellen gehören. In der vorliegenden Studie wurde auch untersucht, ob Blastema-Zellen von verschiedenen Geweben dieselben molekularen und zellulären Eigenschaften bezüglich dieser Positions-Identität besitzen. "Wir haben auch hier Erstaunliches gefunden", so Tanaka. "Die Positions-Identität ist ein spezifisches Merkmal von Zelltypen des Blastemas. Blastema-Zellen, die aus dem Knorpel abgeleitet werden, behalten Ihre Positions-Identität, wissen also genau wohin sie im neuen Glied gehören. Hingegen Zellen, die aus Schwann-Zellen entstehen, behalten diese Identität nicht." Für weitere Studien im Bereich der Regeneration heißt das, dass man jedes einzelne Gewebe beobachten muss, um Aspekte der Blastema zu studieren.

Die Ergebnisse dieser Studie haben wichtige Auswirkungen auf die zukünftige Forschung im Bereich der regenerativen Medizin. Durch die Ergebnisse von Frau Prof. Tanaka wird klar, dass das komplexe Phänomen der Regeneration ohne komplette Zurückentwicklung der Zellen in ein pluripotentes Stadium erreicht werden kann. Somit sind viele Unklarheiten bezüglich der Entwicklungsfähigkeit von Zellen gelöst. Warum ist das Ergebnis in Hinblick auf regenerative Therapien so wichtig? "Zum ersten Mal wurde festgestellt, dass sich die Zellen im Regenerationswunder Axolotl wie Zellen in Säugetieren verhalten und nicht so verschieden von unseren sind", so Elly Tanaka. "Dennoch bilden die Zellen beim Salamander ein vollständiges Glied, d.h. dass die Zellen eine Art Reprogrammierung durchlaufen müssen, selbst wenn sie nicht in das früheste pluripotente Stadium zurück kehren." In weiteren Studien wird sich Prof. Tanaka mit verschiedenen Genen beschäftigen, die für die Regeneration wichtig sind.

Martin Kragl, Dunja Knapp, Eugen Nacu, Shahryar Khattak, Malcolm Maden, Hans Henning Epperlein, Elly M. Tanaka "Cells keep a memory of their tissue origin during axolotl limb regeneration" Nature. Juli 2009.

Hintergrund: DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD)
Das CRTD wurde im Oktober 2006 als das Exzellenzcluster der TU Dresden "From Cells to Tissues to Therapies" in der Exzellenzinitiative des Bundes bewilligt und ist bisher das einzige in den Neuen Bundesländern. Die Forschung im Zentrum hat zum Ziel, regenerative Therapien für Krankheiten, wie Diabetes, Parkinson oder Herz-Kreislauferkrankungen zu entwickeln.
Kontakt für Journalisten:
Katrin Bergmann, Pressesprecherin CRTD
Tel.: 0351 463 40347, E-Mail: katrin.bergmann@crt-dresden.de,
Prof. Elly Tanaka, Professorin am CRTD
Tel.: 0351 272 0665 2, E-Mail: elly.tanaka@crt-dresden.de

Katrin Bergmann | idw
Weitere Informationen:
http://www.crt-dresden.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher finden neue Ansätze gegen Wirkstoffresistenzen in der Tumortherapie
15.12.2017 | Universität Leipzig

nachricht Moos verdoppelte mehrmals sein Genom
15.12.2017 | Philipps-Universität Marburg

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: Immunsystem - Blutplättchen können mehr als bislang bekannt

LMU-Mediziner zeigen eine wichtige Funktion von Blutplättchen auf: Sie bewegen sich aktiv und interagieren mit Erregern.

Die aktive Rolle von Blutplättchen bei der Immunabwehr wurde bislang unterschätzt: Sie übernehmen mehr Funktionen als bekannt war. Das zeigt eine Studie von...

Im Focus: First-of-its-kind chemical oscillator offers new level of molecular control

DNA molecules that follow specific instructions could offer more precise molecular control of synthetic chemical systems, a discovery that opens the door for engineers to create molecular machines with new and complex behaviors.

Researchers have created chemical amplifiers and a chemical oscillator using a systematic method that has the potential to embed sophisticated circuit...

Im Focus: Nanostrukturen steuern Wärmetransport: Bayreuther Forscher entdecken Verfahren zur Wärmeregulierung

Der Forschergruppe von Prof. Dr. Markus Retsch an der Universität Bayreuth ist es erstmals gelungen, die von der Temperatur abhängige Wärmeleitfähigkeit mit Hilfe von polymeren Materialien präzise zu steuern. In der Zeitschrift Science Advances werden diese fortschrittlichen, zunächst für Laboruntersuchungen hergestellten Funktionsmaterialien beschrieben. Die hiermit gewonnenen Erkenntnisse sind von großer Relevanz für die Entwicklung neuer Konzepte zur Wärmedämmung.

Von Schmetterlingsflügeln zu neuen Funktionsmaterialien

Im Focus: Lange Speicherung photonischer Quantenbits für globale Teleportation

Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik erreichen mit neuer Speichertechnik für photonische Quantenbits Kohärenzzeiten, welche die weltweite...

Im Focus: Long-lived storage of a photonic qubit for worldwide teleportation

MPQ scientists achieve long storage times for photonic quantum bits which break the lower bound for direct teleportation in a global quantum network.

Concerning the development of quantum memories for the realization of global quantum networks, scientists of the Quantum Dynamics Division led by Professor...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Call for Contributions: Tagung „Lehren und Lernen mit digitalen Medien“

15.12.2017 | Veranstaltungen

Die Stadt der Zukunft nachhaltig(er) gestalten: inter 3 stellt Projekte auf Konferenz vor

15.12.2017 | Veranstaltungen

Mit allen Sinnen! - Sensoren im Automobil

14.12.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Weltrekord: Jülicher Forscher simulieren Quantencomputer mit 46 Qubits

15.12.2017 | Informationstechnologie

Wackelpudding mit Gedächtnis – Verlaufsvorhersage für handelsübliche Lacke

15.12.2017 | Verfahrenstechnologie

Forscher vereinfachen Installation und Programmierung von Robotersystemen

15.12.2017 | Energie und Elektrotechnik