Ärzte Zeitung online, 13.01.2009

Regeneration ganzer Körperteile? Forscher entschlüsseln Rolle eines Gens

DRESDEN (eb). Den molekularen Geheimnissen der Regeneration etwas mehr auf die Spur gekommen sind jetzt Forscher am DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD) und am Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie in Tübingen. Sie entdeckten die Funktion des Zebrafisch-Gens fam53b/simplet (smp), das eine wichtige Rolle bei der Flossen-Regeneration hat. Menschen haben ein sehr ähnliches Gen.

Während der Neubildung von Schwanzflossen beim Zebrafisch reguliert smp zum einen die Vermehrung von Zellen und zum anderen die Aktivierung von Genen. In vorangegangenen Studien ist bereits die Rolle von smp im Prozess der Zellvermehrung identifiziert worden. Die Definition solcher molekularer Faktoren ist Voraussetzung dafür, zu verstehen, wie sich Körpergewebe nach Verlust wieder neu bildet.

In der nun vorliegenden Studie haben die Forscher aus Dresden und Tübingen nachgewiesen, dass smp während der frühen Regeneration der Schwanzflosse und des Herzens aktiv wird und die Struktur (Patterning) des neu entstehenden Gewebes maßgeblich beeinflusst. "Die starke Vermehrung von Zellen und die Regulierung von Genen nach dem Verlust von Körperteilen ist Teil des natürlichen Regenerationsprozesses bei Organismen, die die Fähigkeit besitzen, ganze Körperteile wiederherzustellen", so Dr. Christopher Antos vom CRTD.

"Der Zebrafisch kann verschiedene Gewebe, wie beispielsweise Flossen und Herz nach Teilverlust vollständig regenerieren." Dabei spielt smp eine wichtige Rolle: "Im Zebrafisch wird smp bei der Neubildung der Flossen und des Herzens angeschaltet. Allerdings wird durch die Unterdrückung dieses Gens der Regenerationsprozess verhindert", so Antos.

In dieser Studie haben die Forscher auch zeigen können, dass smp zwei Gene (msxb und shh) kontrolliert, die während der Regeneration wichtig sind (Dev Biol 325, 2009, 329). So beeinflusst smp die Aktivierung dieser Gene beim Nachwachsen von Schwanzflossen des Zebrafisches. "Herausgefunden haben wir diesen Zusammenhang, indem wir smp in einem Versuch ausgeschaltet haben. Danach wurden die Gene shh und msx vermehrt gebildet", so Antos in einer Mitteilung des CRTD.

Da nicht nur die reine Menge von neuen Zellen bei der Wiederherstellung von Gewebe wichtig ist, untersuchten die Wissenschaftler auch die Aufgabe des Gens smp bei der Strukturbildung von neuen Körperteilen. Manche Fische mit verminderter Menge an smp bilden mehr Knochen während der Regeneration der Schwanzflosse, allerdings am falschen Ort. "Demnach ist smp sehr wichtig, um Körperteile nach Verlust wieder fehlerfrei nachwachsen zu lassen", so Antos.

In zukünftigen Studien werden sich die Forscher weiter mit dem Gen smp und dessen Funktion im Regenerationsprozess beschäftigen. So ist zurzeit völlig unbekannt, wie dieses Molekül Zellvermehrung und Gewebe-Architektur kontrolliert. "Wir möchten herausfinden, wie smp Zellvermehrung und möglicherweise Gewebebildung steuert, um neue Strukturen zu regenerieren. Das Hauptaugenmerk liegt jetzt auf der Analyse der Kontrolle des Gens, zum Beispiel: Wie wird es angeschaltet?", so Antos.

Es gibt ein menschliches Gen, das dem Zebrafisch-Gen smp sehr ähnlich ist

Lässt diese Entdeckung auch Rückschlüsse auf den Menschen zu? Es gibt in der Tat ein menschliches Gen, das dem Zebrafisch Gen smp sehr ähnlich ist. "Das Potenzial dieses Gens bei der Neubildung von menschlichen Geweben ist bis jetzt nicht erforscht", sagt Antos. Durch die Identifikation weiterer molekularer Zusammenhänge bei der Regenerierung sind therapeutische Ansätze für die Neubildung von menschlichem Gewebe zukünftig durchaus denkbar.

Abstract der Studie "Simplet controls cell proliferation and gene transcription during zebrafish caudal fin regeneration"

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