Mittwoch, 31. Juli 2013

Genetiker lassen geköpften Plattwürmern Köpfe nachwachsen


Der weiße Plattwurm Dendrocoeulum lacteum kann eigentlich verlorene Körperteile nicht nachwachsen lassen. Dieser hier aber wurde genetisch so manipuliert, dass er sich innerhalb von 21 Tagen komplett regeneriert.
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Dresden (Deutschland) - Während einige Plattwurmarten zur erstaunlichen Regenration ganzer Körperteile und sogar ihrer Köpfe samt einstiger Erinnerungen fähig sind (...wir berichteten), ist der weiße Plattwurm Dendrocoeulum lacteum zu diesem biologischen Kunststück eigentlich nicht fähig - eigentlich. Denn jetzt haben deutsche Forscher genau diese Art dazu gebracht, ihren Kopf nachwachsen zu lassen.

Warum manchen Tierarten verlorene Körperteile oder Organe nachwachsen lassen können, andere hingegen nicht, ist der Wissenschaft immer noch ebenso ein Rätsel wie die Frage, ob sich die Fähigkeit zur Regeneration reaktivieren lässt.


Wie die Forscher um Forscher Jochen Rink vom Max-Planck-Institut am Max-Planck-Institut für molekulare Zellbiologie und Genetik in Dresden aktuell im Fachjournal "Nature" (DOI: 10.1038/nature12414) berichten, sind sie nun einen Schritt weiter im Verständnis der Faktoren, die den Prozess des Nachwachsens regulieren.



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Eigentlich arbeiten Rink und Kollegen im Labor mit dem Plattwurm Schmidtea mediterranea, der für seine erstaunliche Regenerationsfähigkeit bekannt und deshalb ein beliebter Modellorganismus unter Regenerationsforschern ist: "Wir können den Plattwurm in 200 Teile zerschneiden, und aus jedem Schnipsel wächst wieder ein neuer Wurm", erklärt Rink. Nun hat er sich aber ausnahmsweise für einen nahen Verwandten seines Laborhaustiers interessiert: Der Plattwurm Dendrocoelum lacteum kann aus den aus seinem Schwanzbereich stammenden Stücken keine neuen Köpfe wachsen lassen.


Doch auch bei diesem Plattwurm (Dendrocoelum lacteum) haben die Wissenschaftler einen Knotenpunkt entdeckt, der darüber entscheidet, ob ein neuer Kopf regeneriert werden kann oder nicht. Und noch spektakulärer: Sie konnten den Wurm derart manipulieren, dass er sein eigentlich verlorenes Regenerationspotenzial wieder erhielt.


Zusammen mit Forschern vom DFG-Forschungszentrum für Regenerative Therapien Dresden verglichen Rink und Kollegen die beiden Wurmverwandten auf genetischer Ebene. Eine heiße Spur war dabei das Signalprotein "Wnt", das eine Nachrichtenkette auslöst, an deren Ende das Molekül "ß-Catenin" steht. Genau dieses Endprodukt der Signalkette haben die Forscher aus Dresden gentechnisch gehemmt und so dem Wurm vorgegaukelt, dass der gesamte Signalweg auf "aus" geschaltet ist. Das Ergebnis: Selbst der abgeschnittenen Schwanzspitze von Dendrocoelum lacteum wuchs nun ein neuer, voll funktionsfähiger Kopf.


So komplex der Vorgang der Regeneration auch ist, sein Defekt ist nicht unumkehrbar, wie die Experimente gezeigt haben. Für Rink ist vor allem dies die erstaunlichste Erkenntnis: "Wir dachten, wir müssten hunderte Hebel in Bewegung setzen, um Regenerationsfähigkeit entscheidend zu beeinflussen; nun haben wir aber gelernt, dass einige wenige Schaltstellen reichen, an denen man ansetzen muss." Auf die Frage, ob die neue Erkenntnis auch auf den Menschen anwendbar ist, bremst Rink die Erwartungen: "Unsere Experimente haben erst einmal gezeigt, dass man über Vergleiche zwischen regenerierenden Arten und ihren nicht-regenerierenden Verwandten die genetischen Knotenpunkte identifizieren kann, die für Regeneration ausschlaggebend sind - das ist ein wichtiger erster Schritt."


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