09.05.2014

Vorbild Zebrafisch: So wachsen amputierte Glieder wieder nach

Zebrafische, aber auch einige Amphibien, sind Meister der Regeneration. Entfernt man ihnen gewisse Gliedmassen, sind sie in der Lage, diese zu ersetzen. Eine Doktorandin am Departement Biologie der Universität Freiburg hat untersucht, weshalb diese Fische noch können, was der Mensch längst verlernt hat. Die Antwort liegt zum Teil in der Epigenetik und könnte auch für die regenerative Medizin von Interesse sein. 

Zur Regeneration der amputierten Schwanzflosse reaktiviert der Zebrafisch dieselben Entwicklungsprogramme, die bereits während der normalen Entwicklung vom Embryo zum adulten Tier aktiv waren. Die Zellen in der Umgebung der Amputationswunde werden mobilisiert und verlieren dabei ihre spezialisiertes Aussehen. Sie verwandeln sich in embryonale Progenitorzellen mit typischen Eigenschaften von Stammzellen, vermehren sich, verlassen den Stumpf und bilden einen Auswuchs. Das neu entstandene Gewebe beginnt sich zu differenzieren, wächst weiter und stellt schliesslich die fehlenden Strukturen wieder her. Die von der Doktoradin Catherine Pfefferli unter der Obhut von Prof. Fritz Müller und Dr. Chantal Wicky und in Zusammenarbeit mit Prof. Anna Jazwinska (einer Spezialistin auf dem Gebiet der Regeneration von Zebrafischen) durchgeführte Forschungsarbeit belegt, dass ein spezieller epigenetischer Faktor, der sogenannte NuRD-Komplex, für die Differenzierung der Progenitorzellen absolut nötig ist. Ohne diesen Faktor kann das amputierte Organ nicht regeneriert werden.

Auf den Menschen übertragen

Epigenetische Faktoren beeinflussen und steuern die Genexpression im Zellkern und spielen eine wichtige Rolle im Entwicklungsprogramm von mehrzelligen Lebewesen, einschliesslich dem Menschen. Der NuRD-Komplex z.B. ist wichtig für die Differenzierung von Stammzellen in Gewebe und Organen, ein Prozess der auch bei der Regeneration von amputierten Schwanzflossen und anderen Organen beim Zebrafisch wichtig ist. Leider haben wir Menschen im Laufe der Evolution die Fähigkeit zur Regeneration verloren, owohl die dazu nötigen genetischen Programme vorhanden sind und auch während der Entwicklung vom Embryo zum Erwachsenen gebraucht werden. Die Forschungsarbeiten von Catherine Pfefferli öffnen, wenigstens theoretisch, die faszinierende Möglichkeit, dereinst einmal mit gezielten Veränderungen von epigenetischen Faktoren diese Regenerationsprogramme bei verletzten oder amputierten Personen künstlich wieder zu aktivieren.

Die Forschungsresultate wurden im Forschungsmagazin BMC Biology publiziert:
http://www.biomedcentral.com/1741-7007/12/30/abstract

Kontakt:

Catherine Pfefferli, Doktorassistentin am Departement für Biologie, 026 300 89 07, catherine.pfefferli@unifr.ch