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Auch beim Menschen möglich? Forscher lassen Fröschen Beine nachwachsen

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Afrikanische Krallenfrösche können verlorene Gliedmaßen eigentlich nicht regenerieren.

(Foto: imago/blickwinkel)

Einige Tiere können verloren gegangene Körperteile nachwachsen lassen. Krallenfrösche gehören natürlicherweise nicht dazu. Aber mit Hilfe von Medikamenten bringen Forschende sie trotzdem dazu. Könne das auch bei menschlichen Armen und Beinen gelingen?

US-Forscher haben bei Fröschen zuvor amputierte Hinterbeine nachwachsen lassen. Sie brachten dazu einen Medikamenten-Cocktail auf die Wunde auf, berichten sie im Fachmagazin "Science Advances". In den folgenden anderthalb Jahren wuchsen den Tieren funktionsfähige Beine nach. Die Forscher hoffen, dass ihr Experiment dabei hilft, eines Tages ähnliche Therapien für Menschen zu entwickeln, die etwa einen Arm oder ein Bein verloren haben.

Nach dem Verlust einer Gliedmaße bildet sich beim Menschen und den meisten Tieren Narbengewebe auf der Wunde. Dieses Gewebe schützt vor Blutverlust und Infektion, verhindert aber auch ein weiteres Wachstum. Bei einigen Tieren ist die Regenerationsfähigkeit von Geweben wesentlich ausgeprägter: Der Schwanzlurch Axolotl kann etwa Gliedmaßen, Organe und sogar Teile seines Gehirns nach einem Verlust wiederherstellen. Schneidet man Planarien, eine Gattung der Plattwürmer, entzwei, entstehen aus den Stücken zwei neue Exemplare.

Für ihre Experimente nutzten die Wissenschaftler der US-amerikanischen Tufts University und des Wyss-Instituts der Harvard University erwachsene Krallenfrösche (Xenopus laevis). Sie können verlorene Gliedmaßen eigentlich nicht regenerieren. Verlieren sie etwa ein Bein, wächst lediglich ein dünner Dorn nach. Um zu testen, ob sich ein Regenerationsprozess in Gang setzen lässt, entfernten die Forscher zunächst 115 weiblichen erwachsenen Exemplaren ein Hinterbein.

18-monatige Wachstumsphase

Ein Drittel der Tiere erhielt keine weitere Behandlung, einem weiteren Drittel wurde eine Silikonkappe, genannt "BioDome", auf den Stumpf gesetzt, die ein Seidenproteingel enthielt. Das letzte Drittel wurde ebenfalls mit solch einem Bioreaktor ausgestattet, das Proteingel enthielt aber zusätzlich fünf Medikamente: Eines dämpfte Entzündungen, ein weiteres hemmte die Produktion von Kollagen, welches zu Narbenbildung geführt hätte. Die übrigen förderten das Wachstum von Nervenfasern, Blutgefäßen und Muskeln. Der "BioDome" verblieb für 24 Stunden auf den Stümpfen.

Tatsächlich stieß die kurze Behandlung bei den beiden "BioDome"-Gruppen eine 18-monatige Wachstumsphase an. Insbesondere bei den Fröschen, die mit dem Medikamenten-Cocktail therapiert worden waren, beobachteten die Forscher ein deutliches Gewebewachstum, in dessen Verlauf ein fast voll funktionsfähiges Bein regeneriert wurde. Die Gliedmaßen wiesen eine Knochenstruktur auf, die der eines natürlichen Hinterbeins ähnelte. Zudem wuchsen mehrere "Zehen", die allerdings keine Knochen enthielten und auch keine Schwimmhäute ausbildeten.

Dafür reagierten die neuen Beine auf Berührungsreize, auch waren die Frösche in der Lage, zu schwimmen und sich ähnlich wie ein normales Tier zu bewegen. "Die Tatsache, dass es nur einer kurzen Exposition gegenüber den Medikamenten bedurfte, um einen monatelangen Regenerationsprozess in Gang zu setzen, deutet darauf hin, dass Frösche und vielleicht auch andere Tiere über schlummernde Regenerationsfähigkeiten verfügen, die in Gang gesetzt werden können", kommentiert Erstautorin und Neurowissenschaftlerin Nirosha Murugan in einer Mitteilung. Bei einer genaueren Analyse der zugrunde liegenden Mechanismen stellten die Forscher fest, dass durch die Behandlung molekulare Mechanismen aktiviert wurden, die aus der Entwicklung von Embryonen bekannt sind.

Anwendung beim Menschen?

Für Maximina Yun, Forschungsgruppenleiterin am Zentrum für Regenerative Therapien Dresden (CRTD), stellt die Studie einen Fortschritt für den gesamten Forschungsbereich dar. Angesichts der fehlenden Schwimmhäute und der unvollständig ausgebildeten Knochen könne allerdings nur von einer teilweisen Regeneration gesprochen werden: "In Anbetracht der beobachteten Funktionalität der Beine und deren Empfindungsvermögen ist diese aber schon sehr gut", sagte die nicht an der Studie beteiligte Wissenschaftlerin. Yun zufolge müsse nun die Dauer und das Regime der Behandlung sowie die exakte Dosis und Zusammensetzung des Medikamenten-Cocktails genauer untersucht werden, um ein optimales Wachstum zu fördern.

Bei der Bewertung des Experiments müsse berücksichtigt werden, dass die Regenerationsfähigkeit erwachsener Krallenfrösche zwar minimiert sei, die Tiere aber immer noch zu einem gewissen Grad in der Lage seien, verlorene Gliedmaßen zu ersetzen - auch wenn im Falle des Beins nur ein Sporn nachwachse. Andere Studien hätten bereits Aufschluss über bestimmte zelluläre Prozesse gegeben, die zum Verlust der Regenerationsfähigkeit erwachsener Frösche führen könnten, erläutert Yun. Es wäre wichtig zu untersuchen, wie der Bioreaktor auch diese Prozesse beeinflusst.

Die Studienautoren selbst denken bereits über Versuche mit anderen Tierarten nach, wie Mitautor Michael Levin ankündigt: "Wir werden als Nächstes testen, wie diese Behandlung bei Säugetieren angewendet werden könnte." Langfristiges Ziel sei es, auf diesem Weg eine Therapie zu entwickeln, die eine Regeneration von Armen und Beinen beim Menschen ermöglicht.

"Studie birgt großes Potenzial"

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Biologin Yun gibt zu bedenken, dass die menschlichen Gliedmaßen sehr komplex und im Verhältnis zum Rest des Körpers auch sehr groß seien: "Wir können noch nicht sagen, ob das in der Studie beschriebene Verfahren zum Nachwachsen von Gliedmaßen beim Menschen führen würde", sagt Yun, die selbst die Regenerationsfähigkeiten von Salamandern erforscht.

Aber auch unabhängig davon könne die Erforschung von Super-Regeneratoren - also von Tieren, die komplexe Strukturen nachwachsen lassen können - nach Ansicht der Wissenschaftlerin zu Anwendungen beim Menschen führen: "Selbst, wenn sich das Nachwachsen von Armen oder Beinen als unmögliches Unterfangen erweisen sollte, könnten diese Erkenntnisse zu Therapien beitragen, die auf andere Organe oder Strukturen abzielen. In dieser Hinsicht birgt diese Studie ein großes Potenzial."

Quelle: ntv.de, Alice Lanzke, dpa

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