Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wie der Fisch Verletzungen des Auges auf zellulärer Ebene regenerieren kann

06.05.2016

Heidelberger Wissenschaftler untersuchen Schlüsselfunktion im Prozess der Regeneration

Anders als beim menschlichen Auge ist der Fisch in der Lage, Verletzungen der Netzhaut auf zellulärer Ebene zu regenerieren. Wie diese Regenerationsreaktion ausgelöst wird, haben jetzt Wissenschaftler am Centre for Organismal Studies (COS) der Universität Heidelberg mit Untersuchungen am Modellorganismus des Medaka-Fisches entschlüsselt.


Konfokal-Mikroskopiebild eines Schnittes durch die Retina eines Medaka-Fisch. Einzelne Müllerzellen und Photorezeptoren wurden mit Hilfe eines genetischen Systems farbig markiert (rot, grün, gelb). Die Expression des Gens Atoh7 in Müllerzellen führt zu einer Regenerationsreaktion ohne Verletzung der Retina, einschließlich der Vergrößerung des Zellsomas und der Bildung neuronaler Cluster.

Danach löst überraschenderweise nur ein einziger genetischer Faktor zwei zentrale Schritte im Prozess der Regeneration aus – die Zellteilung und die Ausdifferenzierung von Vorläuferzellen in die verschiedenen retinalen Zelltypen. Diese Forschungsergebnisse besitzen nach den Worten von Prof. Dr. Joachim Wittbrodt eine hohe biomedizinische Relevanz. Sie wurden im Fachjournal „Development“ veröffentlicht.

Stammzellen im Körper können so stimuliert werden, dass sie beginnen, Fehler selbständig zu korrigieren – bislang ist dies lediglich eine Vorstellung in Science-Fiction-Filmen. Dennoch hofft die Wissenschaft, dass es einmal möglich sein wird, zerstörte Zellen im Körper gezielt zu ersetzen. Sie schauen dabei auf die Netzhaut des Fisches:

Im Gegensatz zum Menschen sind Fische in der Lage, alle Nervenzellen der Netzhaut nach Verletzungen komplett zu regenerieren. Dabei übernehmen spezialisierte Gliazellen die Funktion von Stammzellen. Warum verfügt der Fisch über diese Fähigkeit, nicht jedoch der Mensch, obwohl das menschliche Auge diese retinalen Gliazellen, die auch als Müllerzellen bezeichnet werden, ebenfalls enthält?

Lässt sich das Potential dieser Zellen wecken, und welche Faktoren stimulieren letztendlich diese Regenerationsreaktion? Diesen Fragen ist Prof. Wittbrodt mit seinem Team am COS nachgegangen. Die Heidelberger Wissenschaftler haben darauf eine überraschende Antwort gefunden.

Offenbar reicht der kurze Puls eines einzigen genetischen Faktors aus, um Regeneration zu stimulieren. Bei diesem Faktor handelt es sich um das Gen Atoh7, das für die Zelldifferenzierung von Bedeutung ist. „Wir haben nicht gedacht, dass diese Schlüsselfunktion von einem einzigen Faktor ausgelöst werden kann“, sagt Lázaro Centanin, der die Studie zusammen mit Prof. Wittbrodt leitete.

Wie Lázaro Centanin erläutert, umfasst die vollständige Regenerationsreaktion im Fischauge mehrere Schritte. Zuerst beginnen die Müllerzellen, die sich in der Nähe der Verletzung befinden, mit der Zellteilung. Anschließend bilden die dadurch entstandenen Zellhaufen neuronale Cluster, die Vorläuferzellen für die Zelltypen der Netzhaut beinhalten. Im letzten Schritt differenzieren sich diese Vorläuferzellen aus und verwandeln sich in die wiederherzustellenden neuronalen Zellen der Netzhaut.

„Wir haben das Potential der Müllerzellen im Medaka-Fisch genutzt, um Faktoren zu testen, die exakt diese Regenerationsreaktion ohne jegliche Art von Verletzung hervorrufen können“, sagt Prof. Wittbrodt. Zum Einsatz kamen dabei verschiedene genetische Faktoren, die entweder für Vermehrung und Wachstum der Zellen von Bedeutung sind oder die in der Zelldifferenzierung eine Rolle spielen. Dabei hat die Arbeitsgruppe um Joachim Wittbrodt ein biologisches Testsystem etabliert, das es erlaubt, die Aktivität beliebiger Gene spezifisch in den Müllerzellen auf ihr regeneratives Potential hin zu testen.

„Wir waren vollkommen überrascht, dass mit dem Gen Atoh7 ein einziger Zelldifferenzierungsfaktor zwei Funktionen erfüllt und für die Regenerationsreaktion am Ende sowohl die Zellteilung als auch die Ausdifferenzierung in die verschiedenen retinalen Zelltypen auslöst“, sagt Katharina Lust, die die Erstautorin der jetzt veröffentlichten Studie ist. Mit Blick auf die biomedizinische Bedeutung dieser Forschungsergebnisse verweist Prof. Wittbrodt auf Degenerationskrankheiten der Netzhaut, die mit dem Verlust neuronaler Zellen einhergehen und beim Menschen zur Erblindung führen.

Der Faktor Atoh7 könnte entweder genutzt werden, um retinale Vorläuferzellen für die Transplantation in das degenerierende Auge in Kultur zu generieren, oder auch, um die Müllerzellen direkt endogen zu stimulieren. „Auch wenn eine endogene Stimulation von Müllerzellen als Basis für eine Regeneration der menschlichen Netzhaut noch in weiter Ferne liegt, ist sie jetzt keine reine Science Fiction mehr, sondern ein anzustrebendes Ziel“, betont der Heidelberger Wissenschaftler.

Marietta Fuhrmann-Koch | idw - Informationsdienst Wissenschaft
Weitere Informationen:
http://www.uni-heidelberg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Kupferhydroxid-Nanopartikel schützen vor toxischen Sauerstoffradikalen im Zigarettenrauch
30.03.2017 | Johannes Gutenberg-Universität Mainz

nachricht Nierentransplantationen: Weisse Blutzellen kontrollieren Virusvermehrung
30.03.2017 | Universität Basel

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: Atome rennen sehen - Phasenübergang live beobachtet

Ein Wimpernschlag ist unendlich lang dagegen – innerhalb von 350 Billiardsteln einer Sekunde arrangieren sich die Atome neu. Das renommierte Fachmagazin Nature berichtet in seiner aktuellen Ausgabe*: Wissenschaftler vom Center for Nanointegration (CENIDE) der Universität Duisburg-Essen (UDE) haben die Bewegungen eines eindimensionalen Materials erstmals live verfolgen können. Dazu arbeiteten sie mit Kollegen der Universität Paderborn zusammen. Die Forscher fanden heraus, dass die Beschleunigung der Atome jeden Porsche stehenlässt.

Egal wie klein sie sind, die uns im Alltag umgebenden Dinge sind dreidimensional: Salzkristalle, Pollen, Staub. Selbst Alufolie hat eine gewisse Dicke. Das...

Im Focus: Kleinstmagnete für zukünftige Datenspeicher

Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Chemikern der ETH Zürich hat eine neue Methode entwickelt, um eine Oberfläche mit einzelnen magnetisierbaren Atomen zu bestücken. Interessant ist dies insbesondere für die Entwicklung neuartiger winziger Datenträger.

Die Idee ist faszinierend: Auf kleinstem Platz könnten riesige Datenmengen gespeichert werden, wenn man für eine Informationseinheit (in der binären...

Im Focus: Quantenkommunikation: Wie man das Rauschen überlistet

Wie kann man Quanteninformation zuverlässig übertragen, wenn man in der Verbindungsleitung mit störendem Rauschen zu kämpfen hat? Uni Innsbruck und TU Wien präsentieren neue Lösungen.

Wir kommunizieren heute mit Hilfe von Funksignalen, wir schicken elektrische Impulse durch lange Leitungen – doch das könnte sich bald ändern. Derzeit wird...

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Nierentransplantationen: Weisse Blutzellen kontrollieren Virusvermehrung

30.03.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zuckerrübenschnitzel: der neue Rohstoff für Werkstoffe?

30.03.2017 | Materialwissenschaften

Integrating Light – Your Partner LZH: Das LZH auf der Hannover Messe 2017

30.03.2017 | HANNOVER MESSE