q&more
Meine Merkliste
my.chemie.de  
Login  

News

Nachwachsende Gliedmaßen von Salamandern: Verbindung zu Säugetieren

IMP / Masselink

Regenerierte Extremität in transgenem Axolotl. Verschiedene Zelttypen exprimieren unterschiedliche fluoreszierende Proteine.

IMP

Adulter Axolotl

01.10.2018: Welche Zellen es Salamandern ermöglichen, dass ihnen verloren gegangene Gliedmaßen wieder nachwachsen, wurde in Wissenschaftskreisen seit langem debattiert. Indem sie nun Position und Verhalten von Zellen nachverfolgten und einzelne Zellen molekular charakterisierten, konnte ein internationales Forscherteam jetzt zeigen, dass Bindegewebszellen stammzellartige Eigenschaften entwickeln und der Regeneration von Beinen zugrunde liegen.

Unter allen vierbeinigen Tieren ist die Fähigkeit von Salamandern einzigartig, verloren gegangene Gliedmaßen sogar im Erwachsenenalter zu ersetzen. Das hat einige Salamander-Arten, wie zum Beispiel den mexikanischen Axolotl (Ambystoma mexicanum), zu beliebten Modellorganismen für die Erforschung regenerativer Fähigkeiten gemacht. Wenn ein Axolotl Gliedmaßen verliert, kommt es zur Anhäufung von Zellen in der Nähe des Stumpfes. Es bildet sich ein Gewebe, ein so genanntes Blastem. Dieses Blastem kann ein voll funktionsfähiges Bein nachwachsen lassen, welches aus vielen verschiedenen Geweben und Zelltypen wie Muskeln, Neuronen oder Bindegewebe besteht. Bis jetzt war unklar, wie ausgereiftes Gewebe Blastem-Zellen produzieren kann. Eine Studie untersuchte Bindegewebszellen genauer, um dieses Problem zu beleuchten.

Es gab zwei mögliche Modelle zur Bildung eines Blastems: entweder verweilen die Stammzellen ruhend im Bindegewebe und warten darauf, dass sie benötigt werden; oder ausgereifte Bindegewebszellen reagieren auf den Verlust von Gliedmaßen durch „Entdifferenzierung“ in Extremitäten-Vorläuferzellen, ähnlich denen in einem Embryo. Bisher war es aufgrund der Vielzahl von Geweben, die in Gliedmaßen existieren, nicht möglich, eine Blastem-Vorläuferzelle zu isolieren und ihre Weiterentwicklung und -differenzierung in einem erwachsenen Axolotl nachzuverfolgen. Ein internationales Forscherteam aus Wien, Leipzig und Dresden hat diese Hürde nun genommen.

Die Wissenschaftler erstellten Stämme genetisch markierter Axolotl, die molekulare Markierungen in Bindegewebszellen enthielten. Sie verwendeten auch Einzelzell-RNA-Sequenzierung, um die Aktivität verschiedener Gene in spezifischen Zellen zu analysieren. Zusammen konnten die beiden Ansätze Ursprung und Entwicklung von Blastem-Vorläuferzellen nachverfolgen und ihre molekularen Profile im Verlauf der Regeneration von Extremitäten charakterisieren.

Eine besondere Herausforderung war die Schaffung der transgenen Axolotl-Linien, die einzelne Gewebetypen molekular markieren. Die Transgenese in Axolotls ist zeitaufwendig, da es ein Jahr dauert, bis ein Axolotl-Embryo das Erwachsenenalter erreicht und sich fortpflanzen kann. Die Studien wurden am Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien, am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (MPI-EVA) in Leipzig und am Zentrum für Regenerative Therapien in Dresden (CRTD) durchgeführt.

Die Forschenden zeigten, dass Blastem-Vorläuferzellen sich aus ausgereiften Fibroblasten entwickeln. Wenn Gliedmaßen verloren gehen, dann „entdifferenzieren“ sich diese ausgereiften Zellen in Bindegewebs-Vorläuferzellen, die den Zellen ähnlich sind, die man in embryonalen Gliedmaßenknospen findet. Die Studien konnten keinen Hinweis auf das Vorhandensein bereits existierender Vorläuferzellen finden, von denen einige Wissenschaftler angenommen hatten, dass sie der Grund für die herausragende Begabung des Axolotls sind, Gliedmaßen und Organe nachwachsen zu lassen.

Die Ergebnisse sind bahnbrechend, nicht nur, weil sie nun eine lange Debatte in der Entwicklungsbiologie auflösen, sondern auch weil sie für das Verständnis der Regeneration bei Säugetieren von großer Bedeutung sind. Auch bei diesen reagieren Fibroblasten auf Verletzungen durch Differenzierung – sie verwandeln sich in Myofibroblasten, die dann Narben bilden. Was genau unterscheidet Axolotl-Fibroblasten, das sie dazu befähigt, Stammzelleigenschaften zu entwickeln und komplexe Körperteile zu ersetzen? Die Suche nach der Antwort auf diese Frage wird das nächste Kapitel auf dem wissenschaftlichen Weg zu einem besseren Verständnis regenerativer Fähigkeiten einläuten.

Originalveröffentlichung:
Gerber, T., Murawala, P., Knapp, D., Masselink, W., Schuerz, M., Hermann, S., Gac-Santel, m., Nowoshilow, S., Kagejama, J., Khattak, S., Currie, J., Camp, J. G., Tanaka, E. M., Treutlein, B.; "Single-cell analysis uncovers convergence of cell identities during axolotl limb regeneration"; Science; 2018

Fakten, Hintergründe, Dossiers

  • Zellen
  • Vorläuferzellen
  • Fibroblasten
  • Regeneration
  • RNA Sequenzierung
  • Pathologie
  • Neuronen
  • Modellorganismen
  • Ambystoma mexicanum
  • Entwicklungsbiologie
  • Gene
  • IMP

Mehr über Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie

  • News

    Molekularen Maschinen bei der Arbeit zusehen

    Ein internationales Team unter Beteiligung des Forschungsinstituts für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien kombinierte neueste Methoden der Elektronenmikroskopie und der Proteinsynthese und erreichte eine neue Dimension in der Darstellung von Molekülen. Alle Lebensformen der Erde pflanzen ... mehr

q&more – die Networking-Plattform für exzellente Qualität in Labor und Prozess

q&more verfolgt den Anspruch, aktuelle Forschung und innovative Lösungen sichtbar zu machen und den Wissensaustausch zu unterstützen. Im Fokus des breiten Themenspektrums stehen höchste Qualitätsansprüche in einem hochinnovativen Branchenumfeld. Als moderne Wissensplattform bietet q&more den Akteuren im Markt einzigartige Networking-Möglichkeiten. International renommierte Autoren repräsentieren den aktuellen Wissenstand. Die Originalbeiträge werden attraktiv in einem anspruchsvollen Umfeld präsentiert und deutsch und englisch publiziert. Die Inhalte zeigen neue Konzepte und unkonventionelle Lösungsansätze auf.

> mehr zu q&more

q&more wird unterstützt von:



Ihr Bowser ist nicht aktuell. Microsoft Internet Explorer 6.0 unterstützt einige Funktionen auf Chemie.DE nicht.