Körperteile nachwachsen lassen – Was die Medizin von Tieren lernt
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Die Folge erforscht das Phänomen der Regeneration bei Tieren und dessen potenzielle Anwendung in der Humanmedizin. Tiere wie der Plattwurm, der aus Fragmenten ganze Organismen regenerieren kann, der Zebrafisch, der sogar Rückenmark und Organe nachbildet, und der Axolotl, der Gliedmaßen vollständig ersetzen kann, dienen als Modelle. Sie nutzen spezielle Stammzellen und Signalmoleküle, um präzise Reparaturprozesse zu steuern. Beim Menschen ist die Regeneration auf Gewebe wie Haut, Leber oder Knochen beschränkt; größere Verletzungen heilen oft mit Narben. Forschende vermuten, dass diese Begrenzung das Krebsrisiko durch unkontrollierte Zellteilung reduziert. Aktuelle Studien zielen darauf ab, die tierischen Mechanismen zu entschlüsseln, um Therapien für Rückenmarksverletzungen, Motoneuronerkrankungen wie ALS oder die Förderung der Knochenheilung zu entwickeln. Die Forschung steht zwar noch am Anfang, bietet aber Hoffnung auf zukünftige regenerative Behandlungen.
ARD, das wissen. Papu schwimmt in seinem kleinen Wassertank im Labor des Zentrums für regenerative Medizin Dresden. Für einen Axolotl ist er ganz schön aktiv. Oh, er ist eigentlich ein Generating. Die Biologen Anna-Jack Werny zeigt auf das Vorderärmchen des Blasrosa-Schwanzluchs. Ich finde, dass es irgendwie halbiert aussieht. Aber aus dem Ende wächst eine Art Mini-Hand. Im Prinzip regeneriert sich der Arm erst in seiner Form. Dann wächst er langsam aber sicher, bis er die eigentliche Größe erreicht hat. Körperteile nachwachsen lassen, das klingt für mich nach Puraseinsfiction. Doch viele Tiere können genau das, nicht nur der Axolotl. Ich hoffe, sie das. Und könnte der Mensch das irgendwann auch? Das möchte ich herausfinden. Körperteile nachwachsen lassen. Was die Medizin von Tieren lernt, von Johanna Burkard. Auch wir Menschen haben gewisse Regenerationsfähigkeiten. Welche das sind, das erzähl ich später. Diese Fähigkeiten sind aber lange nicht so ausgeprägt wie die mancher Tiere. Deshalb schau ich mir in dieser Folge von das Wissen breit Tiere genauer an, die besonders viel erforscht werden. Den Plattform, den Zebrafisch und den Axolotl. Als erstes fahre ich an die Uni Osnar Burk. Der Campus am Westerberg ist ziemlich verwinkelt und es dauert, bis ich das richtige Gebäude gefunden habe. Am Fachbereich für Biologie bin ich mit Lukar Gentine verabredet. Mit seiner Schlakorse und den Schwarzen Lederstiefeln sieht er mehr aus wie ein Musiker als der Stereotypewissenschaftler. Einklischee erfüllt der gebürtige Italiener aber. Er gestikuliert beim Reden willt mit den Händen. Ich bin mit dem Lager der Amphys, und in dem Mikrofil kann nicht die Partung der Hand kenne. Lukar Gentine interessiert vor allem, wie Zellenwissen, was sie genau tun sollen. Und das untersucht er unter anderem am Plattform. In ihm schlummert ein enormes Potenzial. Schneidet man einen Plattform in mehrere kleine Stücke, wächst aus jedem ein neuer Wurm. Denn Plattformen haben ganz bestimmte Zellen, sogenannte Pluripotente Stammzellen. Pluripotente Zelle ist eine allmächtige Zelle. Eine Zelle, die machen kann, was sie will. Sie kann zu knopfen werden, zu Haut, Nerven, Muskeln. Es kommt alles darauf an, welche Signale zelle. Signale, die auch den Menschen helfen könnten, Knochen, Haut, Nerven und Muskeln nachfachsen zu lassen. So zumindest die Idee. Denn Forschende vermuten, dass der Mensch ähnliche Gene hat, wie die, die im Plattform diese Signale einschalten. Wir gehen ins Labor, in dem Lukar Gentile und sein Team und die Plattformen aufberaan. Er öffnet einen großen Industriekühlschrank. Darin lagern mehrere quadratische Dopperdosen, etwa zur Hälfte mit Wasser gefüllt. Und im Wasser liegen kleine braune Würmer. Für mich erst mal ziemlich unscheinbar, aber Lukar Gentiles Augen leuchten begeistert. Jeder Student, der die Plattformer das erste Mal, sieht lächelt und sagt, wie sie sie sind. Die sind wirklich süß. Die sind literally har cute, okay? Der Biologisch schneidet das schmale Ende einer Pipette ab, greift damit einen Plattform aus der Tupadose und setzt ihn in eine Petrischale. Und dann greift er zum Skalpel. Ein bisschen nervös werde ich da schon. Lukar Gentiles schneidet mit dem Skalpel sieben Mal der Breite nach durch den kleinen Wohnen. Der Kopf bewegt sich weiter durch das Wasser, als wäre nichts passiert. An den Schnittstellen fängt das Gewebe sofort an, sich zusammenzuziehen. Jetzt sieht man diese Bewegung. Diese Kontraktion hilft dabei, die Wunde sofort zu verschließen. Auch in den ganz kleinen Teilen. Das geht sehr schnell. Keine 30 Sekunden später sind die kleinen Wunden, der insgesamt acht Wurmschnöpsel verschlossen. Ich lasse diese Fragmente in der Petrischale und werde Bilder machen und sie dir schicken. Mich würde wirklich interessieren, aus wie vielen ein neuer Wurm wächst. Der ist ein Foto. Krass, da sieht man wirklich unsere Wurmschnöpsel. Ja, die sind gewachsen. Eine Woche nach meiner Besuch an der Uni Osnabrück habe ich eine Mail von Lukar Gentile in Postwach. Auf dem mitgeschickten Foto sehe ich, dass aus sechs Teilen jeweils ein neuer kleiner Wohnen gewachsen ist. Regeneration nennt die Forschung diesen Prozess. Rhe für Wieder und Generation für Herstellung. Wortschdamher kommt es von Marie Generation also Wiederherstellung und Wiederherstellung der Funktion. Das ist Regina Brunauer. Für unser Gespräch hat sie sich zum O.R.F. nach Wien aufgemacht. Ich bin per Telefon ins Studio gescheitet. Regina Brunauer ist Experten für Knochenheilung und leitet die Forschungsgruppe für Knochenregeneration am Ludwig-Bolzmann-Institut für Traumatologie in Wien. Sie hilft mir, die Grundlagen der Regeneration zu verstehen. Denn anders als es umgangsprachlich gerne verwendet wird, geht es bei Regenerationen in der Medizin nicht um einfache Erholung. Nach dem Motto "Eine Nacht schlafen" und dann ist man wieder fit. Regeneration hat zwei Ebenen und da gibt es die eine Ebenen, die der physio-logischen oder homostatischen Regeneration, wo jeden Tag jede Minute die abgenützte Gewebe oder die Zellen, die nicht mehr so gut funktionieren, ausgetauscht werden, das merkt man gar nicht. Das passiert auch bei uns Menschen, zum Beispiel in unserer Haut. Da sterben immer wieder Zellen der äußeren Hautschicht ab, weil sie abgenutzt sind oder weil sie durch Umwelt ein Flüsse kaputtgehen. Durch die UV-Strahlung der Sonne zum Beispiel. Trotzdem sorgen Stammzellen in unserer Haut dafür, dass immer neue Hautzellen gebildet werden. Bei der homostatischen Regeneration geht es also darum, das aufricht zu erhalten und regelmäßig zu erneuern, was schon da ist. Bei der Leber gibt es sehr gute Regenerationensfähigkeit. Beim Darin beteilt es, bemerkt man, das wird ständig ausgetauscht. Beim Blut ist das auch so, wie alle drei Monate wird das Blut vollständig ausgetauscht. Auf der anderen Seite gibt es eben die reparative Regeneration, wo eine Verletzung regeneriert wird. Das ist zum Beispiel beim Muskelkartaso. Das ist der zählliche Verletzung der Muskelfase und finde drei Generationen statt. Da werden die Satellitenstammzellen, die Stammzellen, die werden dann aktiviert, die teilen sich und bilden wieder eine neue Muskelfase. Oder wenn ich mir beim Kochen in den Fingerschneide, auch da gibt es einen festen Reparaturablauf, den der Körper abspielt. Als erstes verschließt ein Blutgerinsel. Die Wunde vor Bakterien oder Ähnlichem aus der Umwelt. Und dann gibt es eine Entzündung. Das heißt, das Immunzellen zur Wunde wandern. Das sind vor allem sogenannte Makrophagen. Sie räumen vor Ort auf. Sie fressen kaputtes Gewebe und zählen oder Bakterien, die möglicherweise in der Wunde gelandet sind. Und dann ziehen bestimmte Hautzellen die Wunde nach und nach zusammen. Stammzellen bauen die Haut Stück für Stück wieder auf. Ähnliche Fähigkeiten haben auch unsere Knochen, erklärt mir Regina Brunauer. Dafür ist die Experten. Wenn Knochen ist, das möglich, dass bei der Reparativen Regeneration wirklich die ist, das muss die Struktur, die Form wieder perfekt hergestellt wird. Es dauert zwar lang, wenn man Woxin und Wauys funktioniert. Wir können sogar eine Fingerkope nachwachsen. Es darf nicht wahrscheinlich über das Nugelbetin ausgehen. Das ist so höchstwahrscheinlich die Grenze. Denn bei größeren Verletzungen kommen wir mit unserer menschlichen Regenerationsfähigkeit schnell an unsere Grenzen. Die Haut bildet an Naden, Knochen wachsen nicht mehr richtig zusammen. Ganze Organe und Gliedmaßen wachsen uns erst recht nicht nach. Und das ist von der Natur wahrscheinlich genauso vorgesehen, vermute Regina Brunauer. Ich siebe mir die balastischen Verhinderung von Tumorentwicklung und Heilung und Regeneration. Denn für gute Regeneration müssen sich unsere Zellen enorm oft teilen, damit das Verlohren gegangen oder kaputtige Webe nachwächst. Aber umkontrollierte Zeltteilung wirkt das Risiko, dass dabei etwas schief geht und eine Zelle zu einer Krebszelle entartet. Also Tiere, die sehr gut regenerieren können, sind witzig, weil sie auch sehr dummer Resistent. Aus irgendeinen Grund, den man auch noch nicht so gut kennt. Bei Menschen ist aber die Wahrscheinlichkeit, dass sich der Tumor entwickelt, wahrscheinlich zu hoch. Es ist im Vergleich jetzt mit einem Platwurm zum Beispiel, der ihr sehr gut regeneriert. Ich sollte natürlich ein Mensch und das solge dir sehr viel komplexer Organismus. Das erinnert mich an Lukas Gentile und die sechs nachgewachsenen Platwürmer. Die Idee für diese Art Forschung ist, wenn man versteht, was dafür sorgt, dass die Zeltteilung kontrolliert abläuft, könnten forschenne neue Behandlungsmethoden für Krebs entwickeln. Daran arbeiten unter anderem Fachleute von der Universität Oxford. Aktuell gehen Biologen wie Lukas Gentile davon aus, dass es bestimmte Signalmolekühle gibt, die den Stammzellen sagen, wie genau sie sich zu teilen haben. Und vor allem, wann sie wieder aufführen müssen. Wir würden forschenne, diese Molekühle identifizieren und verstehen, könnten sie diese auch in den Menschen injizieren. Oder genauer gesagt, Zellen, die diese Molekühle im Körper herstellen. So hat es mir Lukas Gentile beim Besucher erklärt. Theoretisch ist es möglich, Zellen zu injizieren, die genetisch so verändert wurden, dass sie diese Signalmolekühle produzieren. Und danach könnte man die Stammzellen injizieren. Denn dann können die Stammzellen kontrolliert werden. Und es wäre ziemlich einfach, ein Organ nach Wachsen zu lassen. Natürlich steckt diese Art Grundlagenforschung noch ganz am Anfang, vor allem die Technik. Bis aus diesen Erkenntnissen konkrete Therapien werden, die Menschen helfen, wird es noch viele Jahre dauern, schätzt Lukas Gentile. Er klingt zuversichtlich. An einem anderen Institut ist die Forschung schon ein kleines Stück weiter. Ich reise nach Dresden. Hier besuche ich einen der Hotspots der Regenerationsforschung in Deutschland. Am Zentrum für regenerative Therapien der TU Dresden treffe ich als erste Katharina Becker. Sie ist Professoren für neuronale Entwicklung und Regeneration. Kaun bin ich zur Tür rein, schon erkenne ich an welchem Tier hier geforscht wird. Überall sind kleine Fische. Mal als Kissen, mal auf ein Whiteboard gemalt mit Partyhut als Geburtstagsgrus für ein Kollegen. Eiffisch kann wahnsinnig viele Teile, das glaub ich, Regenerieren. Auch dem genetischen Stammbaum der Lebewesen liegt der Zebrafisch etwas näherer Menschen als der Plattform. Er ist auch ein Wirbeltier. Und er hat, wie wir Menschen, keine Pluripotenten, also allmächtigen Stammzellen mehr. Trotzdem kann er viel regenerieren. Die Flossen zum Beispiel, das Auge, das Gehirn, das Rückenmark, die Bauchspeicherdrüse, die Leber, also im Prinzip alles, was man verletzen kann, kann der Fisch auch regenerieren. Schuppen auch für uns nicht so relevant. Und wenn ich verstehen kann, wie das funktioniert, dann sterbe ich glücklich. Das wäre wirklich toll. Zur Zeit will Katharina Becker mit ihrem Team herausfinden, wie es der Zebrafisch schafft, seinen Rückenmark nach einer Verletzung nachwachsen zu lassen. Denn eine Verletzung dieser Nervenbahnen hat für den Menschen meist gravierend befolgen. Das Rückenmark ist die Datenautobahn vom Gehirn zum Körper. Und alle Signale, die uns erlauben, uns zu bewegen, werden eigentlich im Gehirn gebildet und gehen dann über das Rückenmark hin zum Körper. Und wenn wir eine Verletzung des Rückenmarks haben, dann ist die Datenautobahn unterbrochen. Und dann gehen die Signale über diesen Punkt nicht hinaus. Welche Körperteile wir nach einer Rückenmarksverletzung nicht mehr bewegen können, hängt davon ab, an welcher Stelle das Rückenmark verletzt ist. Liegt die Verletzung im Brustbereich, können wir nicht mehr laufen. Liegt die Verletzung weiter oben im Halsbereich, kann es sein, dass wir unsere Arme und Hände nicht mehr bewegen können. Und manchmal sogar Probleme beim Atmen bekommen, erklärt mir Katharina Becker. Und das ist natürlich ziemlich dramatisch und tatsächlich so, dass bei Menschen und auch bei anderen Säugetieren es einen Versuch gibt, des Immunsystems und des Nervensystems das ganze zu reparieren. Aber die Entzündung bleibt so lange an dem Punkt, dass es zu weiteren Schäden führt. In dieser Folge von "Das Wissen" habe ich ja schon von dem Beispiel mit dem Schnitt in den Finger erzählt. Und erklärt es die Entzündung, die daraufhin entsteht, wichtig ist, damit die Zellen des Immunsystems an der Verletzung erst einmal aufräumen können. Aber dann müssen sie halt aufhören. Und das passiert bei Säugetieren eher selten, die bleiben einfach sehr aufgeregt und stoßen weiter ihre Entzündungsbodenstoffe aus. Und das verhindert dann die langfristige Reparatur, vor allen Dingen die Reparatur der Funktion. Diese Datenautobahn wird nicht neu gelelegt, denn an der Verletzungstelle bildet sich eine Nabe. Und durch diese Nabe kommen die Nervenfrozätze, die versuchen, sich wieder zu verbinden, nicht durch. Beim Zebrafisch ist das anders. Die Zellen, die erst die Entzündung fördern, beruhigen sich nach kurzer Zeit wieder. Und was heißt beruhigen, das bedeutet einfach, dass sie ihr prorigeenerative Botenstoffe ausstoßen, diese proriger nativen Botenstoffe wirken auf Bindegewebszellen und andere Zellen der Umgebung, auch Stammzellen in der Umgebung. Und die machen neue Nervenzellen, die in das Netzwerk eingebaut werden können. Anders als bei uns Menschen schaffen die Zellen im Zebrafisch es also vom Entzündungsmodus, in denen Reparaturmodus zu wechseln. Nur wie stellen sie das an? Da sind wir genau daran am Vorschen. Wir sind gerade dabei, einen großen Antrag einzureichen. Wir nehmen mal, wie ist denn das Pro Reparaturprogramm? Was gehört dazu? Und dann, wo sind diese Weichen, die gestellt werden in die richtige Richtung beim Fisch? Und dann die falsche Richtung bei Säugetieren. Und wie können wir die beeinflussen? Und zwar so beeinflussen, dass tatsächlich auch längerfristig das System auf Reparatur gestellt wird. Und diese Frage zu beantworten, färben Katharina Becker und ihr Team bestimmte Zellen des Zebrafisches ein. Das ist ein Flussierendes Gehen, was ursprünglich in der Quelle entdeckt worden ist und ein Flussierendes Protein. Das Gehen dafür kann man in den Fisch einsetzen und dann genau in die Zellen, die ein interessieren. Und so können die Dresdnerforscher unter dem Mikroskop ganz genau beobachten, was die Zellen des Zebrafisches bei der Regeneration machen. Das ist einfach total schön. Wir können richtig einthauchen in das System und dadurch, dass wir jede Zelle, die uns interessiert, farblich sichtbar machen können, zum Flussier anbringen können. Können wir genau sehen, wann entscheidet sich eine Zelle dieses Gehenprogramm anzuschalten? Wann hat eine Zelle, wo hin? Und das können wir über die gesamten Regenerationsprozess beobachten. Jetzt habe ich meine Macrofaden und die kommen jetzt hin zum Verletzungsort. Was passiert denn, wenn ich an dieser Einschraubedriehe? Was machen die denn dann? Fressen die noch so viel, bewegen die sich noch? Das können wir uns live angucken. Und für die Hilfe dieser Methode haben Katharina Becker und Ertien zusammen mit Forschenden von der Universität Edinburgh einen Ansatz entwickelt, um Erkrankungen der Motorneuronen zu behandeln. Dazu zählt auch die bekannte Krankheit ALS. Diese Krankheiten betreffen die Nervenzellen, die unsere Muskeln steuern. Diese Motorneuronerkrankungen sind ja ganz furchtbar. 18 Monate nach der Diagnose sind 50% der Patienten verstorben. Die meisten sterben innerhalb von drei Jahren. Noch ist nicht sicher, warum diese Nervenzellen sterben. Aber man weiß schon, dass die Nervenzellen immer weniger Energie produzieren. Dadurch können sie die Signale nicht mehr vom Gehirn an die Muskeln weitergeben. Und das zu verhindern, haben Katharina Becker und ihre Kolleginnen und Kollegen ein Medikament am Zebrafisch getestet. Das wirkt auf einen Entzüben, was den Energieumsatz in Nervenzellen erhöht und deshalb proffentlich auch die Resilienz, die sein Nervenzellen in der Motorneuronerkrankung erhöht und dafür sorgt, dass die weniger schnell sterben. Und wir haben das mit am Zebrafisch getestet. Tatsächlich, dass Medikamentschutz die Nervenzellen. Aktuell wird es in klinischen Studien am Menschen getestet. Das ist total cool, sich vorzustellen, dass sowas, was man im Fisch erforscht hat oder mit erforscht hat, dass sowas Patienten helfen könnte, länger zu leben, besser sich zu erholen nach einer Rückenmachspeletzung. Das ist natürlich schon super toll. Ich verabschiede mich von Katharina Becker und den Zebrafischem. Ich bleibe aber am Zentrum für regenerative Therapien in Dresden und triffe Anna-Chak-Viani. Sie habe ich am Anfang dieser Folge schon kurz vorgestellt. All right, so hier, was wir sehen, ist das die Wals und die Wals von Tanks. Anna-Chak-Viani führt mich in einen großen, gefließten Raum. Die Decke ist bestimmt 3-4 Meter hoch. Wir stehen vor Zalos und hohen Regalen mit Wassertanks. In jedem Tank schwimmt ein Axolottel. Sie sind die Stars der Regeneration. Mal sind sie winzig, klein, noch Babys, mal ausgewachsen und bis zu 20 Zentimeter lang. Das Körperteile nachwachsen können, hat Anna-Chak-Viani schon als Kind fasziniert. Ich war irgendwie schon immer von Regeneration fasziniert. Ich mochte sein Spitchen und fände sie. Und mein Lieblingskommig-Charakter ist Wulverin. Ein absoluter Mais. Das ist ein sehr guter Walsch. In meinem Lieblingskommig-Charakter ist Wulverin. Ein absoluter Mais. In ihrem Studium hat sie dann von der Regenerationsforschung und den Fähigkeiten des Axolottels erfahren. Das war zu mir ein Moment, wo ich dachte, "Oh, das ist was ich möchte studieren." Für mich ist das Axolottel ein sehr guter Walsch. Genau wie der Platwurm und der Zebrafisch nutzt der Axolottel bestimmte Signalmolekühle, auch Wachstumsfaktoren genannt, um verletzte Organe oder Körperteile zu regenerieren. Diese Molekühle spielen unter anderem eine wichtige Rolle für das sogenannte Blasthem. Eine Art Zellklumpen, der sich an der Stelle bildet, wo ein Körperteil amputiert wird. Dazu hat Anna-Chak-Viani unter anderem am Tümus geforscht. Ein kleines Organ des Immunsystems, das sich beim Menschen im erwachsenen Alter zurückbildet. Viele aktuelle Studien haben gezeigt, dass sich nach der Amputation eines Körperteils eine Art Zellklumpen bildet, der als Blasthem bezeichnet wird. An diesem Punkt versetzen sich die Zellen, gewissermaßen, in einen Entwicklungszustand zurück. Sie befinden sich also in dem Zustand, in dem sich als sich entwickeln der Embryo befanden und reactivieren dann diese Programme, um das Körperteil wieder aufzubauen. Besonders spannend finde ich, wie diese Blastheme wissen können, welche Körperteile sie letztendlich nachbauen müssen. Man hat versucht, ein Blasthem einem anderen Axolotel zu transplantieren, man verändert aber die Position. Transplantiert also ein Blasthem von der Oberseite eines Tiers an die Unterseite eines anderen. Dann kann man beobachten, ob die Zellen in diesem Blasthem sich daran erinnern, dass sie eigentlich unten oder oben sein sollten. Und sie erinnern sich definitiv. Sie wissen genau, was fehlt. Auch die Plattwürmer und die Zebrafische bilden diese Blastheme. Und genau wie bei ihnen, besteht auch der Knackpunkt beim Axolotel daren, zu verstehen, wie diese Programme gesteuert werden. Bisher kennen die Forschenden nämlich nicht alle Prozesse dahinter. Es scheint so zu sein, dass es bestimmte Gene und Signalwege gibt, die bei dieser inneren Kattierung der Axolotel eine Rolle spielen. Langsam aber sicher kann die Forschung sie identifizieren. Auch im Menschen. Und einen Signalweek haben wir gefunden, der im Axolotel bei der Regeneration des Tümos aktiv ist. Und das wollten wir dann überprüfen. Okay, haben Menschen überhaupt einen solchen Signalweek? Ist er vielleicht während der Entwicklung der Tümostrüse vorhanden? Und wir haben tatsächlich festgestellt, dass er vorhanden ist. Bis hierhin habe ich viel über einzelne Tiere gelernt. Aber langsam ergibt sich ein größeres Bild. Regeneration folgt erstaunlich ähnlichen Mussten. Was könnte das also für die Regeneration im Menschen bedeuten? Denn ich merke, egal um welches Körperteil oder Argan es geht, die Plastäme spielen für die Regeneration und Plattwürmern, Zebrafischen und den Axolotel eine große Bedeutung. Und das könnten sie auch für den Menschen. Obwohl man lange geglaubt hat, dass solche Tiere solche Plastäme nicht bilden können, erzählt mir die Knochenspezialistin Regina Brunauer aus Wien. Wie sie es aber dann entdeckt worden, in sogar in Menschen bei Fingerspitzen, amputationen, wenn die nicht so weit hinten amputiert sind, dann gibt es auch eine strukturelle Regeneration von mehreren Geweben, die zusammenarbeiten fast wie beim Axolotel. Und es wurde dann in Nachfolgestude in einem Nagedieren, in Moisten und Ratten vollem herausgefunden, dass du wirklich ein Plastien gibt, ein solches Tierplastien. Eine Erkenntnis, die ganz neue Möglichkeiten für die internationale Forschung eröffnet. Meine Kollegen in Dexas, also Kenmonioca und jetzt auch Linse Dorsen, haben über das Axolotel, an Wachstumsfaktoren identifiziert, die dann tatsächlich auch in der Maus zumindest strukturelle Regeneration, an Anputationen, die weiterhin den normalerweise nicht regenerieren würde, induzieren können. Mit Wachstumsfaktoren, die ursprünglich im Axolotel gefunden wurden. Das ließe sich durchaus bald auf den Menschen übertragen. Aber es glückt nicht immer. Und manche Entdeckungen aus dem Axolotel lassen sich nicht einfach auf den Menschen übertragen. Stimmte Signalmolekühle beim Axolotel würden dem Menschen gar nichts bringen, weil er die notwendigen Signalwege nicht hat, erklärt Regina Brunauer. Noch sind die Erkenntnisse und Techniken aus der Forschung an Tieren nicht so weit, dass sie uns Menschen helfen, komplette Gliedmaßen und Organe nach Wachsen zu lassen. Aber sie reichen aus, um bestehende Behandlungskonzepte zu ergänzen. Etwa um die Therapie von Rückenmarksverletzungen zu unterstützen. Das hat mir Katharina Becker bei meinem Besuch im Zentrum für regenerative Therapien Dresden erzählt. Und es gibt natürlich auch sehr aufregende Ansätze, zum Beispiel durch Grigoa-Cotine in der Schweiz. Der einfach sagt, naja, die Verbindung sind elektrische Leitung. Sind tatsächlich die Nervenzellährigung sind elektrische. Also brauchen die ja nicht über biologisches Material weitergegeben werden. Sondern die können auch über Karl weitergegeben werden. Der dann Elektroden auf das Rückenmark lehgt und damit die Menschen mobiler hält. Es hat wieder super gute Auswirkungen auf deren Immunsystem, auf deren Blutdruck, auf die Muskelkraft etc. Diese mechanische Überbrückung verletzter Körperteile könnte man dann mit regenerativen Therapien verknüpfen. Wenn man sich jetzt vorstellen würde, dann würde gleichzeitig eine brorige generative Therapie für die biologische Funktionen geben. Dann würde diese elektrische Überbrückung erst mal die Zeit überbrücken. Auch, dass eben der gesamte Körper sich gesund erhält, dass sich unser Nervensystem gar nicht dran gewöhnt, dass es nicht benutzt wird. Um dann die biologische Reparatur abzuwarten, beziehungsweise sehr Zeit zu geben, das System zu reparieren. Also so stelle ich mir das eigentlich in Zukunft vor. Auch die Spezialisten für Knochenregion Reginer Brunauer sieht darin ein wichtigen Ansatz für die Behandlung von Verletzungen. Denn auch den Knochen tut es gut, sich nicht daran zu gewöhnen, dass sie nicht benutzt werden. Zum Beispiel, wenn man Sport macht, dann wird ihr Knochen aufgebaut und wenn man ihr Bittlegregist und ihr Knochen abgebaut. Und darum ist auch bei der Knochen Heilung ganz wichtig, dass die mechanischen Bedingungen die richtigen sind und die Heilung zu stimulieren. Das heißt, selbst wenn es uns einmal gelingen sollte, ganze Körperteile und Organe nachwachsen zu lassen, würde eine mechanische Überbrückung Sinn machen. Denn anders als beim Plattwurm, Zebrafisch, selbst beim Axolottl, würde das Nachwachsen von Körperteilen und Organen bei Menschen sehr lange dauern. Weil wir einfach viel größer und komplexere Wesen sind. Fast bin ich ein bisschen enttäuscht, dass wir Menschen so weit weg von den Regenerationskräften der Tiere sind. Aber eben nur fast, denn Regina Brunauer sich darauf finde ich dann doch sehr inspirierend. Es geht ja sehr viel auch um, wie weit traut man sich zu denken, weil sie ist ein Schauffeller und auch mal keine Beispiele sind in der Natur, dass das grundsätzlich möglich wäre, dann wär mal ja vielleicht nie darauf gekommen, Regenationen auch irgendwo in der Zukunft im Menschen induzieren zu wollen. Das Wessen Körperteile nachwachsen lassen, was die Medizin von Tieren lernt. Autoren und Sprecherin Johanne Burkerts, Redaktion Sonja Striegel, Regie Günther Maucher. Und hier noch ein Hörtipp für alle, die sich für innovativen medizinische Forschung interessieren. Denn da passieren viele spannende Dinge. So können Herzen, die nach einem infargt schwer beschädigt sind, repariert werden. Und zwar mit so genannten Herzplastern, die aus menschlichen Zellen herangezüchtet wurden. Wie das gelungen ist, erfahrt ihr in dieser Folge von das Wissen. Künstliche Mini-Organe vom Zellhaufen bis zum Herzplaster. Gibt's in der ARD-Audiotik und überall, wo ihr sonst Podcast hört. Das Wissen vom SWR. Links zu weiteren Informationen stehen in den Show-Nord zu dieser Folge.
Podcast Summary
Key Points:
Einige Tiere wie Plattwürmer, Zebrafische und Axolotl besitzen bemerkenswerte Regenerationsfähigkeiten, die durch spezielle Stammzellen und Signalmoleküle gesteuert werden.
Beim Menschen ist die Regeneration begrenzt (z.B. Haut, Leber, Knochen), während größere Verletzungen oder der Verlust von Gliedmaßen nicht natürlich ersetzt werden können, möglicherweise um Krebsrisiken zu minimieren.
Die Forschung untersucht diese tierischen Mechanismen, um Therapien für menschliche Erkrankungen wie Rückenmarksverletzungen, Krebs oder ALS zu entwickeln, indem kontrollierte Zellteilung und Reparaturprozesse nachgeahmt werden.
Summary:
Die Folge erforscht das Phänomen der Regeneration bei Tieren und dessen potenzielle Anwendung in der Humanmedizin. Tiere wie der Plattwurm, der aus Fragmenten ganze Organismen regenerieren kann, der Zebrafisch, der sogar Rückenmark und Organe nachbildet, und der Axolotl, der Gliedmaßen vollständig ersetzen kann, dienen als Modelle. Sie nutzen spezielle Stammzellen und Signalmoleküle, um präzise Reparaturprozesse zu steuern.
Beim Menschen ist die Regeneration auf Gewebe wie Haut, Leber oder Knochen beschränkt; größere Verletzungen heilen oft mit Narben. Forschende vermuten, dass diese Begrenzung das Krebsrisiko durch unkontrollierte Zellteilung reduziert. Aktuelle Studien zielen darauf ab, die tierischen Mechanismen zu entschlüsseln, um Therapien für Rückenmarksverletzungen, Motoneuronerkrankungen wie ALS oder die Förderung der Knochenheilung zu entwickeln.
Die Forschung steht zwar noch am Anfang, bietet aber Hoffnung auf zukünftige regenerative Behandlungen.
FAQs
Regeneration bezeichnet die Wiederherstellung von Gewebe oder Körperteilen. Es gibt die homöostatische Regeneration, bei der täglich abgenutzte Zellen ersetzt werden, und die reparative Regeneration, die nach Verletzungen wie Schnitten oder Knochenbrüchen eintritt.
Plattwürmer, Zebrafische und Axolotl werden intensiv erforscht, da sie erstaunliche Regenerationsfähigkeiten besitzen. Plattwürmer können aus kleinen Teilen ganze neue Organismen bilden, Zebrafische regenerieren z.B. Rückenmark und Flossen, und Axolotl lassen ganze Gliedmaßen nachwachsen.
Ja, aber nur begrenzt. Menschen können beispielsweise Lebergewebe, Haut, Blut und sogar Fingerkuppen nachwachsen lassen. Für ganze Organe oder Gliedmaßen reicht unsere Regenerationsfähigkeit jedoch nicht aus, was vermutlich das Krebsrisiko begrenzen soll.
Ein Blastem ist ein Zellklumpen, der sich nach einer Amputation bildet. Die Zellen darin kehren in einen embryonalen Zustand zurück und nutzen Wachstumsfaktoren, um das fehlende Körperteil präzise nachzubauen, wobei sie sich an ihre ursprüngliche Position erinnern.
Forschende untersuchen Signalmoleküle, die Zellteilung und -differenzierung steuern, um Therapien für Rückenmarksverletzungen, Krebs oder neurodegenerative Krankheiten wie ALS zu entwickeln. Erste Medikamente, die am Zebrafisch getestet wurden, befinden sich bereits in klinischen Studien.
Bei Säugetieren bleibt die Entzündungsreaktion nach Verletzungen oft zu lange aktiv, was die Reparatur behindert. Zudem könnte eine geringere Regenerationsfähigkeit das Risiko unkontrollierter Zellteilungen und damit von Krebserkrankungen verringern.
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