Axolotl, mexikanische Salamander, besitzen bemerkenswerte regenerative Fähigkeiten, indem sie ganze Gliedmaßen, Organe und sogar Teile ihres Gehirns nachwachsen lassen, was Einblicke in potenzielle Fortschritte bei der menschlichen Heilung bietet.
Axolotl faszinieren Biologen seit über einem Jahrhundert aufgrund ihrer Fähigkeit, verlorene Körperteile perfekt zu regenerieren. Eine aktuelle Studie in Nature zeigt, dass Axolotl-Zellen ein "Positionsgedächtnis" haben, das das Nachwachsen steuert. Dieses Gedächtnis ermöglicht es den Zellen, sich an ihre Position im Körper zu erinnern und fehlende Strukturen ohne Narben oder unpassende Formen wiederaufzubauen.
Zellen verhalten sich, als hätten sie ein internes GPS, das ihre Position entlang der Körperachsen kennt. Wenn eine Gliedmaße verloren geht, vermehren sich die Zellen in der Nähe der Wunde und bilden ein Blastem, eine Struktur, in der sich Zellen vermischen und sich an ihre ursprünglichen Positionen erinnern. Dieses präzise Positionsgedächtnis ermöglicht es den Zellen, die fehlende Gliedmaße nahtlos nachwachsen zu lassen.
Die Studie hebt die Rolle eines Gens namens Hand2 und eines Signalproteins namens Sonic Hedgehog bei der Aufrechterhaltung dieses Positionsgedächtnisses hervor. Zellen auf der Rückseite der Gliedmaße produzieren Hand2, das Sonic Hedgehog bei Verletzungen aktiviert. Sonic Hedgehog verstärkt Hand2 und festigt so die Identität der Zellen.
Wissenschaftler konnten dieses System "hacken", indem sie Zellen auf der Vorderseite Sonic Hedgehog aussetzten, wodurch sie eine Identität der Rückseite annahmen. Selbst nachdem die Gliedmaße nachgewachsen war, behielten diese umprogrammierten Zellen ihre neue Identität über mehrere Regenerationen hinweg bei. Diese zelluläre Gedächtnisüberschreibung funktioniert zuverlässiger von vorne nach hinten, ein Phänomen, das als "posteriore Dominanz" bezeichnet wird.
Das Verständnis des Positionsgedächtnisses könnte die Wundheilung und das Tissue Engineering revolutionieren und es Ärzten ermöglichen, Ersatzgewebe zu züchten, das perfekt zu seiner Umgebung passt. Dies könnte zu narbenfreier Heilung, präziser Reparatur komplizierter Wunden und Regeneration von verlorenem Gewebe mit ordnungsgemäßer Integration in die Körpersysteme führen.
Diese Forschung stellt unser Verständnis von Gedächtnis in Frage und zeigt, dass Zellen im ganzen Körper Erinnerungen speichern, die in Genen und Proteinen kodiert sind. Diese zellulären Erinnerungen können bearbeitet werden und bieten neue Möglichkeiten für die regenerative Medizin. Die Studie verbindet auch die frühe Entwicklung mit der adulten Regeneration und zeigt, wie die gleichen molekularen Schaltkreise für das Nachwachsen von Gliedmaßen wiederverwendet werden.
Axolotl, obwohl in ihren natürlichen Lebensräumen bedroht, sind weiterhin von unschätzbarem Wert für das Verständnis der Regeneration. Ihre Fähigkeit, sich mit Präzision wiederaufzubauen, bietet wertvolle Lektionen, um das menschliche regenerative Potenzial freizusetzen. Diese Forschung bringt uns der Revolutionierung der Wundheilung und des Tissue Engineering näher, indem sie transplantierten Zellen präzise Anweisungen für ihre Rolle und ihren Standort gibt.