Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     Siemens  n-tv 
Datenbankrecherche:

Fachgebiet (optional):

 

Pluripotent Adult Stem Cells Power Planarian Regeneration

13.05.2011
FINDINGS: Whitehead Institute researchers have determined that the planarian flatworm regenerates missing tissues by using pluripotent adult stem cells. Until now, scientists could not determine whether the dividing cells in planarians, called neoblasts, are a mixture of specialized stem cells that each regenerates specific tissues, or if individual neoblasts are pluripotent and able to regenerate all tissues.

Anzeige

RELEVANCE: Planarians are animal models of regeneration, and for the scientists that study them, the developmental potential of individual neoblasts has long been a fundamental question. Further study of planarian biology will now inform scientists how these adult organisms harness the power of pluripotent stem cells to achieve remarkable regenerative feats.


Ever since animals, such as lizards and starfish, were observed regenerating missing body parts, people have wondered where the new tissues come from. In the case of the planarian flatworm, Whitehead Institute researchers have determined that the source of this animal’s extraordinary regenerative powers is a single, pluripotent cell type.

Most advanced animals, including mammals, have a system of specialized stem cells. In humans, we have blood stem cells in our bone marrow that make blood and immune cells, skin stem cells that produce new layers of skin, and intestinal stem cells that continually renew our gut linings, to name just a few. In humans, only embryonic stem cells and germ cells are pluripotent—with the ability to create all cell types in the body.

In the planarian flatworm Schmidtea mediterranea, certain dividing cells, called neoblasts, have long been identified as essential for the regeneration that repairs the worm’s tissues. Until now, however, scientists could not determine whether neoblasts represent a mixture of specialized stem cells that each regenerates specific tissues or are themselves pluripotent and able to regenerate all tissues.

“And that question is at the heart of understanding regeneration in these animals,” says Whitehead Member Peter Reddien, who is also an associate professor of biology at MIT and a Howard Hughes Medical Institute (HHMI) Early Career Scientist. “The reason it’s never been possible to address this question is because we needed assays that allow us to ask what the regenerative potential of single cells is.”

Using complementary methods, Dan Wagner, Irving Wang—two graduate students in the Reddien lab and co-first authors—and Reddien have demonstrated that adult planarians not only possess pluripotent stem cells—known as clonogenic neoblasts (cNeoblasts)—but that a single such cell is capable of regenerating an entire animal. Their results are published in the May 13 issue of Science.

In one method, Wagner gave planarians a dose of radiation that killed all of their dividing cells, except for rare, isolated cNeoblasts. By labeling cells for a gene expressed only in neoblasts, Wagner observed that these individual surviving cNeoblasts divided to form large colonies of cells. Wagner analyzed the colonies and found that they contained cells differentiating into neurons and intestinal cells, indicating broad developmental potential for the initiating cNeoblast. Furthermore, Wagner showed that small numbers of cNeoblasts were capable of restoring regenerative potential to entire animals.

Using another method, Wang and Reddien transplanted single cNeoblasts from one strain of planarian into lethally irradiated host planarians from a different strain, which lacked their own neoblasts and the ability to regenerate. Because the donor cells were distinguishable from the host, the researchers demonstrated that the transplanted cNeoblast multiplied, differentiated, and ultimately replaced all the host’s tissues. From a single transplanted cell, the host not only regained the ability to regenerate, but was also converted to the genetic identity of the donor strain.

Because this work showed that cNeoblasts can differentiate into diverse tissue types and even replace all of the tissues in a host planarian, the researchers were able to conclude that cNeoblasts are pluripotent stem cells.

Further study of cNeoblasts could help researchers understand how stem cells can act to promote regeneration.

“This is an animal that, through evolution, has already solved the regeneration problem,” says Wagner. “We’re studying planarians to see how their regeneration process works. And, one day, we’ll examine what are the key differences between what’s possible in this animal and what’s possible in a mouse or a person.”

In the near future, the research group is interested in exploring the new possibilities provided by their techniques.

“Single-cell transplants have opened up a lot more experiments that we can do,” says Wang. “Now that it is possible to identify and isolate single cNeoblasts, we can explore what makes these cells pluripotent.”

This research was supported by the National Institutes of Health (NIH) and the Keck Foundation.

Written by Nicole Giese

Peter Reddien’s primary affiliation is with Whitehead Institute for Biomedical Research, where his laboratory is located and all his research is conducted. He is also a Howard Hughes Medical Institute Early Career Scientist and an associate professor of biology at Massachusetts Institute of Technology.

Full Citation:

“Clonogenic neoblasts are pluripotent adult stem cells that underlie planarian regeneration”

Science, May 13, 2011.

Daniel E. Wagner (1, 3), Irving E. Wang (1, 3), and Peter W. Reddien (1, 2)

1. Howard Hughes Medical Institute, MIT Biology, Whitehead Institute for Biomedical Research, 9 Cambridge Center, Cambridge, MA 02142, USA
2. Associate member, Broad Institute
3. These authors contributed equally

Nicole Giese | Quelle: Newswise Science News
Weitere Informationen: www.wi.mit.edu

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Newly discovered breast milk antibodies help neutralize HIV
23.05.2012 | Duke University Medical Center

nachricht Scientists unravel role of fusion gene in prostate cancer
23.05.2012 | New York- Presbyterian Hospital/Weill Cornell Medical Center/Weill Cornell Medical College

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: Licht lässt Partikel wachsen - Forscher entdecken neuen Mechanismus in der Atmosphäre


Licht lässt die Partikel in der Atmosphäre wachsen. In einem Experiment hat ein internationales Forscherteam erstmals einen neuen Mechanismus nachweisen können, bei dem Partikel durch Licht größer werden und der damit Einfluss auf die Wolkenbildung und das Klima hat.

Photokatalytische Reaktionen können zu einer schnellen Bindung von nicht kondensierenden flüchtigen organischen Kohlenwasserstoffen (VOCs) auf der Oberfläche der Partikel führen. Unter solchen Bedingungen nehme die Größe und Masse der Partikel schnell zu, schreiben die Wissenschaftler im renommierten Fachblatt PNAS.

Die Ergebnisse des Laborexperimentes könnten Effekte erklären, die bisher schon bei Feldkampagnen ...

Im Focus: Abschreckung: Tabak signalisiert angreifenden Zikaden Verteidigungsbereitschaft


Ähnlich wie blutsaugende Insekten prüfen Pflanzenschädlinge ihren Wirt auf Abwehrsignale, bevor sie anfangen zu fressen

Pflanzen bilden wenige Minuten nach Angriff eines Fraßfeindes Jasmonsäure, ein Hormon, das die Verteidigung gegen Insekten in Gange setzt mit der Folge, dass giftige Stoffe wie Nikotin oder Verdauungshemmer in den Blättern akkumulieren.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie, Jena, haben jetzt herausgefunden, dass Zwergzikaden die Verteidigungsbereitschaft von Tabakpflanzen aufspüren können. ...

Im Focus: Erbgutkopie reist im Protein-Koffer


Wissenschaftlern vom Institut für Physikalische und Theoretische Chemie der Universität Bonn ist es erstmals gelungen, den Transport eines wichtigen Informationsträgers in biologischen Zellen praktisch unmodifiziert in Echtzeit zu filmen.

Die Studie zeigt, wie die so genannte Boten-RNA die Zellkernhülle überwindet und vom Zellkern in das Zytoplasma gelangt. Diese Arbeit ist nun in dem renommierten Journal „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ (PNAS) publiziert.

Der Bauplan aller Lebewesen ist in ihrem Erbgut gespeichert. Dieses lagert bei höheren ...

Im Focus: Mikroben kennen nur eine Konstante: Veränderung!


Ein neuer Sonderforschungsbereich (SFB) an der Philipps-Universität geht der einzigartigen Fähigkeit von Mikroorganismen auf den Grund, sich ständig an veränderte Umweltbedingungen anzupassen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB 987 mit dem Titel "Mikrobielle Diversität in der umweltabhängigen Signalantwort" in den kommenden vier Jahren mit voraussichtlich mehr als sieben Millionen Euro.

„Die erfolgreiche Beantragung des neuen Sonderforschungsbereichs belegt einmal mehr die exzellenten wissenschaftlichen Leistungen im Bereich der Mikrobiologie am Standort Marburg“, erklärt Professor Dr. Frank Bremmer, der Marburger Uni-Vizepräsident für Forschung. „Die Einrichtung des SFB wird Marburgs Stellung als zentraler Ort der mikrobiologischen Forschung festigen und deren internationale Sichtbarkeit weiter erhöhen.“ ...

Im Focus: Schnelles Korallensterben


Erosion in tropischen Küstenregionen führt zum schnellen Tod der Korallen

Die Farbigkeit, Vielfalt und Exotik der tropischen Korallenriffe fasziniert viele Menschen weltweit. Und doch sind es die Folgen unserer Zivilisation, die dieses fragile Ökosystem bedrohen durch Klimaerwärmung, Sauerstoffmangel und Ozeanversauerung. Fortschreitende Industrialisierung, Waldrodungen und intensive Landwirtschaft in küstennahen Gebieten führen zu Erosion und verändern die Lebensbedingungen im Meer dramatisch.

Jetzt ...

Alle Focus-News des innovations-reports >>>

Anzeige

B2B Suche
Produkt / Dienstleistung
Firma / Organisation

Anzeige

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

Komplexität beherrschen

23.05.2012 | Energie und Elektrotechnik

Nano-Müll lässt sich nicht verbrennen

23.05.2012 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Nea Kameni volcano movement captured by Envisat

23.05.2012 | Geowissenschaften

VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Veranstaltungen

Jeder Mensch ist anders - Nutzen der individualisierten Medizin

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

14th Leibniz Conference of advanced science „Sensorsysteme 2012“

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

Exklusive Kontakte beim Investforum

23.05.2012 | Veranstaltungsnachrichten

FindAndHelp