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 Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität
25.04.2017 | Universität Bielefeld

nachricht Wehrhaft gegen aggressiven Sauerstoff - Metalloxid-Nickelschaum-Elektroden in der Wasseraufspaltung
25.04.2017 | Universität Ulm

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: Nanoskopie auf dem Chip: Mikroskopie in HD-Qualität

Neue Erfindung der Universitäten Bielefeld und Tromsø (Norwegen)

Physiker der Universität Bielefeld und der norwegischen Universität Tromsø haben einen Chip entwickelt, der super-auflösende Lichtmikroskopie, auch...

Im Focus: Löschbare Tinte für den 3-D-Druck

Im 3-D-Druckverfahren durch Direktes Laserschreiben können Mikrometer-große Strukturen mit genau definierten Eigenschaften geschrieben werden. Forscher des Karlsruher Institus für Technologie (KIT) haben ein Verfahren entwickelt, durch das sich die 3-D-Tinte für die Drucker wieder ‚wegwischen‘ lässt. Die bis zu hundert Nanometer kleinen Strukturen lassen sich dadurch wiederholt auflösen und neu schreiben - ein Nanometer entspricht einem millionstel Millimeter. Die Entwicklung eröffnet der 3-D-Fertigungstechnik vielfältige neue Anwendungen, zum Beispiel in der Biologie oder Materialentwicklung.

Beim Direkten Laserschreiben erzeugt ein computergesteuerter, fokussierter Laserstrahl in einem Fotolack wie ein Stift die Struktur. „Eine Tinte zu entwickeln,...

Im Focus: Leichtbau serientauglich machen

Immer mehr Autobauer setzen auf Karosserieteile aus kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK). Dennoch müssen Fertigungs- und Reparaturkosten weiter gesenkt werden, um CFK kostengünstig nutzbar zu machen. Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) hat daher zusammen mit der Volkswagen AG und fünf weiteren Partnern im Projekt HolQueSt 3D Laserprozesse zum automatisierten Besäumen, Bohren und Reparieren von dreidimensionalen Bauteilen entwickelt.

Automatisiert ablaufende Bearbeitungsprozesse sind die Grundlage, um CFK-Bauteile endgültig in die Serienproduktion zu bringen. Ausgerichtet an einem...

Im Focus: Making lightweight construction suitable for series production

More and more automobile companies are focusing on body parts made of carbon fiber reinforced plastics (CFRP). However, manufacturing and repair costs must be further reduced in order to make CFRP more economical in use. Together with the Volkswagen AG and five other partners in the project HolQueSt 3D, the Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) has developed laser processes for the automatic trimming, drilling and repair of three-dimensional components.

Automated manufacturing processes are the basis for ultimately establishing the series production of CFRP components. In the project HolQueSt 3D, the LZH has...

Im Focus: Wonder material? Novel nanotube structure strengthens thin films for flexible electronics

Reflecting the structure of composites found in nature and the ancient world, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have synthesized thin carbon nanotube (CNT) textiles that exhibit both high electrical conductivity and a level of toughness that is about fifty times higher than copper films, currently used in electronics.

"The structural robustness of thin metal films has significant importance for the reliable operation of smart skin and flexible electronics including...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Berührungslose Schichtdickenmessung in der Qualitätskontrolle

25.04.2017 | Veranstaltungen

Forschungsexpedition „Meere und Ozeane“ mit dem Ausstellungsschiff MS Wissenschaft

24.04.2017 | Veranstaltungen

3. Bionik-Kongress Baden-Württemberg

24.04.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Pharmacoscopy: Mikroskopie der nächsten Generation

25.04.2017 | Medizintechnik

Astronomen-Team findet Himmelskörper mit „Schmauchspuren“

25.04.2017 | Physik Astronomie

Heiß & kalt – Gegensätze ziehen sich an

25.04.2017 | Physik Astronomie