Axolotl-Eidechse (Foto: Getty).
Eine neue, in Nature Communications veröffentlichte Studie enthüllt die molekularen Geheimnisse hinter der wundersamen Fähigkeit des Axolotl, Gliedmaßen zu regenerieren.
Am überraschendsten ist, dass die zentrale Verbindung in diesem Prozess Retinsäure ist – ein bekanntes Derivat von Vitamin A, das häufig in Aknemedikamenten enthalten ist.
Axolotl – seltsame Kreaturen, die in Süßwasserseen in Mexiko leben – sind seit langem ein attraktives Forschungsobjekt in der regenerativen Biologie.
Anders als Menschen können Axolotl nach dem Verlust eines Gliedmaßes das gesamte Glied nachwachsen lassen – von Knochen, Gelenken und Blutgefäßen bis hin zu Nerven. Dies ist bei manchen Tierarten kein ungewöhnliches Phänomen, doch die Fähigkeit des Axolotls, komplexe Gliedmaßen zu regenerieren, hat Wissenschaftler schon immer erstaunt.
Ein Forscherteam der Northeastern University (USA) unter der Leitung von Professor James Monaghan entdeckte jedoch, dass dieses biologische „Wunder“ tatsächlich von einem ausgeklügelten molekularen Signalsystem gesteuert wird. Dabei fungiert Retinsäure als räumliches Positionierungssystem (biologisches GPS) für regenerierende Zellen.
Retinsäure – von der Kosmetik bis zur Geweberegeneration
Retinsäure ist ein aktives Derivat von Vitamin A und wird häufig zur Behandlung von Akne und Hautalterung eingesetzt. Neue Forschungsergebnisse deuten jedoch darauf hin, dass die Verbindung noch mehr bewirkt: Sie teilt den Zellen mit, wo sie sich auf der Wachstumsachse der Gliedmaßen befinden und welches Gewebe dort gebildet werden soll – von der Schulter über den Ellenbogen bis zum Finger.
Die Verteilung der Retinsäurekonzentration entlang der Gliedmaßenachse – hoch an der Basis, niedrig zur Spitze hin – bildet eine „biologische Koordinate“, die dabei hilft, den Prozess des Wiederaufbaus der Gliedmaßenstruktur genau wie zuvor zu steuern.
Retinsäure ist ein aktives Derivat von Vitamin A, das häufig zur Behandlung von Akne und zur Verjüngung der Haut eingesetzt wird (Foto: Getty).
Das Enzym CYP26B1 spielt in diesem Prozess eine Schlüsselrolle. Es hilft beim Abbau von Retinsäure und reguliert deren Konzentrationsgradienten. Hemmte das Team dieses Enzym, wuchsen die regenerierten Gliedmaßen des Salamanders an der falschen Stelle – mit repetitivem Gewebe oder zusätzlichem Knochen. Dies deutet darauf hin, dass das „molekulare GPS“ deaktiviert worden war.
Selbst als sie CRISPR nutzten, um das Shox -Gen – ein Gen, das das Unterarmwachstum bei Wirbeltieren steuert – auszuschalten, wuchs dem Axolotl zwar das Glied nach, der Mittelarm war jedoch deformiert, während die Hand intakt blieb. Dies deutet darauf hin, dass diese Gene einzelne Teile des Gliedes regulieren – eine wichtige Erkenntnis für die regenerative Medizin.
Können Menschen sich regenerieren?
Bemerkenswerterweise existieren einige Gene, die mit Axolotls gemeinsam sind, auch beim Menschen. Beispielsweise können Mutationen im Shox -Gen Entwicklungsstörungen der Gliedmaßen wie Tetraplegie oder Gelenkdeformationen verursachen. Dies deutet darauf hin, dass es Ähnlichkeiten im Entwicklungsprogramm der Gliedmaßen beider Arten gibt.
Laut Professor James Monaghan (Northeastern University, USA) liegt der Unterschied jedoch nicht in den Genen, sondern in der Art und Weise, wie Zellen auf biologische Signale reagieren.
Bei Axolotln kann eine Gliedmaßenverletzung ein embryonales Entwicklungsprogramm reaktivieren, das neues Gewebe erzeugt, um das verlorene Glied zu ersetzen. Beim Menschen wird dasselbe Signal jedoch als reparaturbedürftige Verletzung „fehlinterpretiert“, was zur Bildung von Narbengewebe führt.
Diese biologische Reaktion verhindert, dass beim Menschen Gliedmaßen wie bei Salamandern nachwachsen. Professor Monaghan ist jedoch überzeugt, dass eine vollständige Regeneration der Gliedmaßen möglich ist, wenn wir die richtige Signalumgebung schaffen und Stammzellen dazu bringen, auf Regenerationssignale zu „hören“, anstatt falsch zu reagieren.
Die Forschung eröffnet einen neuen Ansatz: Nicht tiefgreifende Eingriffe in Gene, sondern die Regulierung von Signalmolekülen wie Retinsäure, um das Zellverhalten zu steuern. Anders ausgedrückt: Anstatt das Genom neu zu programmieren, suchen Wissenschaftler nach Möglichkeiten, die „biologische Sprache“ zu sprechen, die Zellen verstehen.
Revolution der regenerativen Biologie
Obwohl es beim Menschen noch ein weiter Weg ist, bis er wie ein Salamander Gliedmaßen nachwachsen lassen kann, stellt die Forschung einen wichtigen Meilenstein dar und beweist, dass Regeneration kein Mysterium mehr darstellt, sondern vollständig molekularbiologisch erklärt werden kann.
Weltweit verfolgen auch zahlreiche andere Forschungsgruppen dieses Ziel. Einer Gruppe der Tufts University (USA) ist es gelungen, erwachsene Frösche mittels bioelektrischer Therapie zum Nachwachsen der Beine anzuregen.
Ein Team in Österreich entwickelt eine molekulare Karte, die Zellen dabei hilft, sich an die ursprüngliche Form eines verlorenen Körperglieds zu erinnern – ein Schlüsselfaktor für die Wiederherstellung der präzisen Struktur.
Einige Evolutionstheorien gehen davon aus, dass der Mensch einst über eine höhere Regenerationsfähigkeit verfügte, diese jedoch durch Selektion zugunsten einer schnelleren Heilungsrate durch Narbengewebe, das an harte Überlebensbedingungen angepasst ist, allmählich verlor.
Auch wenn der Traum vom Nachwachsen von Gliedmaßen noch in weiter Ferne liegt, stellt die Forschung einen Meilenstein dar. Sie zeigt, dass die Fähigkeit zur Regeneration kein Mysterium mehr ist, sondern mit modernen biologischen Werkzeugen entschlüsselt werden kann. Dies könnte der Grundstein für eine Revolution in der regenerativen Medizin der Zukunft sein.
Quelle: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/thuoc-tri-mun-he-lo-bi-mat-giup-con-nguoi-moc-lai-tay-chan-nhu-ky-nhong-20250614072352981.htm
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