Zebrafische haben wunderbare Regenerationskräfte: Sie können einen beschädigten Herzmuskel oder eine amputierte Flosse mit einer neuen Kopie perfekt ersetzen. Obwohl die beiden Organe sehr unterschiedlich aufgebaut sind, verwendet die Regeneration ihrer Gewebe dieselbe genetische Regulation, wie eine eben erschienene Studie von Prof. Anna Jaźwińska und Dr. Catherine Pfefferli der Universität Freiburg zeigt.

Zebrafische, die als Modelorganismus in der Biologie dienen, können nach einem Herzinfarkt oder einer Gliedmassenamputation die verlorenen Gewebe perfekt reproduzieren. Dafür brauchen sie keine „magischen“ Stammzellen. Um ihre Organe wieder aufzubauen, aktivieren sie die bleibenden funktionellen Zellen am Rande der Verletzung, von wo aus das Organ dann wieder neu nachwächst.

Im Rahmen der Erforschung dieser aussergewöhnlichen Regenerationsfähigkeit konnten die Biologinnen Anna Jaźwińska und Catherine Pfefferli nun aufzeigen, dass die Aktivierung von Herz- und Flossenzellen auf einer gleichen genetischen Grundlage basiert.

Biologische Uhr zurück zum Start
Trotz morphologischer und funktioneller Unterschiede der beiden Organe, aktivieren die regenerierenden Zellen ein gemeinsames genetisches Element, das von den Wissenschaftlerinnen der Universität Freiburg careg genannt wurde. Die careg DNA-Sequenz ermöglicht es den erwachsenen Kardiomyozyten (Herzmuskelzellen) und dermalen Flossenzellen, ihre biologische Uhr wieder auf die Entwicklungsphase zurückzustellen. Auf molekularer Ebene konnten Jaźwińska und Pfefferli feststellen, dass die Aktivierung von careg durch einen Wachstumsfaktor, TGF-beta (engl. Transforming Growth Factor beta), stimuliert wird. Die Analyse von transgenen Zebrafischen hat bewiesen, dass die careg-positiven Zellen ausreichen, um das neue Herzmuskel- und Flossengewebe vollständig zu regenerieren.

Das Entziffern der Grundlagen der natürlichen Zellplastizität bei Modelorganismen birgt vielversprechendes Potential für die regenerative Biologie und Medizin: Es liefert eine Idee, wie die abgeschlossenen Entwicklungs-Programme bei menschlichen Geweben am Ort einer Verletzung wieder neu gestartet werden könnten.

• Artikel erschienen in Nature Communications