2024 Autor: Adelina Croftoon | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 02:03
Das Geheimnis der Regeneration von Salamandern wurde gelüftet - sie bilden neue Organe aus dem Gedächtnis. Anstatt in einen embryonalen Zustand zurückzukehren, erinnern sich Salamanderzellen an das verlorene Organ und rekonstruieren es genau so, wie es vorher war
Der Mechanismus der Regeneration verlorener Gliedmaßen durch Salamander hat nichts mit der Wirkung von Stammzellen zu tun, haben Wissenschaftler herausgefunden.
Die magischen Fähigkeiten der Salamander
Die Fähigkeit dieser Amphibien mit Schwanz, Pfoten, Lungen und ein Gehirn wachsen zu lassen, beunruhigt die Menschheit seit Tausenden von Jahren - sie wurde von Aristoteles, Voltaire und Darwin untersucht.
Wenn das Tier einen Körperteil verliert, bedecken die Zellen der oberflächlichen Hautschicht die Wunde schnell mit der sogenannten Epithelhülle, Fibroblasten lösen die Bindungen zum Bindegewebe und bilden ein Blastem (eine Ansammlung spezialisierter Zellen) an der Wundstelle, aus der ein neues Glied gebildet wird. Zum Beispiel dauert es nur drei Wochen, um eine neue Pfote zu bekommen.
Ende des 20. Jahrhunderts gingen Wissenschaftler davon aus, dass Salamanderzellen Stammzellen ähneln, sich also in jedes Organ verwandeln können.
Martin Kragl vom deutschen Max-Planck-Institut stellte fest, dass dies nicht der Fall ist. Zusammen mit seinen amerikanischen Kollegen untersuchte er, wie der mexikanische Salamander, der Axolotl Ambystoma mexicanum, Gliedmaßen und Gewebe wachsen lässt. Kragl nutzte die Entdeckungen der University of California, die bewiesen, dass Salamander-Blastemzellen Zellen in den sich entwickelnden Gliedmaßen von Säugetierembryonen ähneln, die ihre Gliedmaßen erneuern können, diese Fähigkeiten jedoch vor der Geburt verlieren.
Experiment im Ultraviolett
Ausgehend von der Vorstellung, dass die Entwicklung der Gliedmaßen aus dem Blastem praktisch in kurzer Form ihre natürliche Entwicklung bei wachsenden Lebewesen wiederholt, teilten deutsche und amerikanische Wissenschaftler die Tiere in zwei Gruppen ein. Als erstes wurde das aus der fluoreszierenden Qualle gewonnene GFP-Protein injiziert. Im ultravioletten Licht leuchtet dieses Protein Zellen grün, wodurch Wissenschaftler die Herkunft verschiedener Zellen und ihren Zweck verfolgen können. Die zweite Gruppe umfasste sowohl adulte Axolotl als auch Larven. Wissenschaftler injizierten ihnen Zellen mit Proteinen, die genetisch veränderten Individuen entnommen wurden. Die Substanz wurde in die Larven injiziert, wo, wie Biologen wussten, verschiedene Gewebe und Organe, insbesondere das Nervensystem, gewachsen sein sollten. Erwachsenen wurde zunächst Protein in die Zellen injiziert und dann Stück für Stück vom Körper abgeschnitten.
Nach mehrwöchiger Beobachtung der Stationen stellten Biologen fest, dass sich die Zellen sehr konservativ verhalten – sie wachsen nur in den Organen und Geweben, aus denen sie stammen. "Die wichtigste Schlussfolgerung der Forscher ist, dass neue Muskelzellen nur alte Muskelzellen produzieren, neue Hautzellen nur alte Hautzellen produzieren, neue Neuronen nur alte Nervenzellen produzieren", schreibt Science Daily. Am deutlichsten wurde dieser Vorgang bei den Larven beobachtet: Injiziert in den Bereich, aus dem das Nervensystem wachsen sollte, verteilten sich die grün markierten Zellen genau nach dem Schema des Nervensystems entlang des wachsenden Axolotl.
"Aller Wahrscheinlichkeit nach werden Zellen in der Nähe des amputierten Organs umprogrammiert, was es ihnen ermöglicht, Programme zur embryonalen Gewebebildung zu starten, ohne zu der ursprünglichen polypotenten Zelle zurückzukehren", stellten die Forscher in einem Artikel fest, der in der renommierten Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde.
Salamanderzellen verhalten sich also grundlegend anders als Stammzellen. Wenn diese sich spezialisieren und sich zu praktisch beliebigen Organen entwickeln können, wird in den Zellen der Salamander ein Mechanismus von klarer Kontinuität gelegt.
Vom Salamander zum Superman
Der Vorteil von Salamanderzellen besteht darin, dass sie keinen embryonalen Zustand erreichen müssen, um den Regenerationsprozess zu starten - sie funktionieren hervorragend als Erwachsene. Ärzte werden das Geheimnis der "aktiven Zellen" lüften und nach dem Vorbild eines Salamanders den abgetrennten Arm oder das Bein einer Person wachsen lassen.
„Eines Tages werden wir menschliches Gewebe regenerieren können“, sagt einer der Autoren der Studie, Malcolm Meden. Die Hoffnungen amerikanischer Wissenschaftler ruhen vor allem auf der Persönlichkeit der Auftraggeber: Gesponsert wurde sie vom US-Verteidigungsministerium, dessen Vertreter amputierten Veteranen aus dem Irak und Afghanistan helfen wollen.
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