Solche außergewöhnlichen Kräfte entziehen sich den meisten Tieren, einschließlich Menschen, obwohl Wissenschaftler lange versucht haben, sie zu verstehen und zu reproduzieren, um die Gliedmaßen von Millionen von Amputierten, einschließlich Diabetikern und Traumaopfern, zu regenerieren.
Nun sagten Forscher in den Vereinigten Staaten am Mittwoch, sie seien in der Lage gewesen, das Nachwachsen eines amputierten Beins bei einer Art afrikanischen Krallenfrosch (Xenopus laevis) auszulösen, was sie als „einem Schritt näher an das Ziel der regenerativen Medizin“ bezeichneten.
Die Technik, die von dem Wissenschaftlerteam am Wyss Institute der Harvard University und der Tufts University angewendet wurde, bestand darin, eine Mischung aus fünf Medikamenten auf den stachelartigen Stumpf der Testfrösche aufzutragen, der mit einer kleinen Silikonkuppel verschlossen war. Der Cocktail wurde nur 24 Stunden lang aufgetragen, aber nach 18 Monaten war das Glied fast voll funktionsfähig. Der Frösche, die im Wasser leben, konnten schwimmen und auf Berührungen reagieren. Ihnen wuchsen auch mehrere Zehen, aber nicht das Gurtband zwischen ihnen.
Die Forschungsergebnisse wurden am Mittwoch in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.
Die Ergebnisse seien „beeindruckend“ und „aufregend“, sagte James Monaghan, außerordentlicher Professor am Fachbereich Biologie der Northeastern University. An der Recherche war er nicht beteiligt.
„Xenopus-Frösche liegen irgendwo zwischen einem Salamander, dem ein Glied fast perfekt nachwächst, und einem Säugetier, das nach einer Amputation eine Narbe hinterlässt.
„Diese Studie ist bedeutsam, weil sie zeigt, dass Muster, wenn auch nicht perfekt, in einem Glied induziert werden können, das normalerweise nur einen Spike regeneriert“, sagte Monaghan per E-Mail.
Aktivierung von Zellwachstum und -organisation
Das Team sagte, dass die Tatsache, dass nur ein kurzer Kontakt mit den Medikamenten eine monatelange Regeneration in Gang setzte, darauf hindeutet, dass Frösche – und vielleicht auch andere Tiere – ruhende regenerative Fähigkeiten haben, die in Aktion gebracht werden können.
„Eine sofortige Übertragung dieser Strategie auf den Menschen ist unwahrscheinlich, da beim Menschen keine Regenerationsspitze wie bei Xenopus-Fröschen auftritt. Dennoch ist diese Arbeit spannend, weil sie zeigt, dass endogene Regenerationsprozesse durch eine kurze Anwendung eines Medikaments verstärkt werden können.“ Cocktail”, sagte Monaghan.
Die Strategie, die das Team verwendete, beruhte darauf, ruhende Mechanismen im Körper des Frosches auszulösen, anstatt zu versuchen, „sein Wachstum im Mikromanagement zu steuern“, sagte Studienautor Mike Levin, Vannevar Bush Professor für Biologie und Direktor des Allen Discovery Center in Tufts.
„Ich denke, der Weg, um wirklich regenerative Medizin zu erreichen, besteht darin, die kollektive Intelligenz der Körperzellen zu nutzen. Sie wissen bereits, wie man all diese Organe baut. Sie haben es während der Embryonalentwicklung getan. All diese Informationen sind immer noch vorhanden“, sagte Levin.
„Für mich besteht das Ziel darin, Auslöser zu identifizieren, sehr einfache Arten von Stimuli, die die Zellen ankurbeln und sie davon überzeugen, das zu bauen, was Sie bauen möchten.“
Die Medikamente enthielten Moleküle, die für die Entwicklung der Gliedmaßen wichtig sind oder entzündungshemmende Eigenschaften haben. Levin sagte, es sei der erste Cocktail, den sie getestet hätten, und es sei möglich, dass eine andere Kombination aus Medikamenten und Wachstumsfaktor bessere Ergebnisse erzielen könnte.
„Es hat den Umfang und die Art von Merkmalen eines normalen Gliedes, einige Beulen, die zu Zehen werden. Es hat noch nicht die gesamte korrekte Endstruktur. Es hat nicht die langen Zehen, das Gurtband – wir hatten es nicht So weit kommen wir nicht, wir haben es vielleicht, wenn wir es länger zulassen”, sagte er.
Regenerative Medizin vs. Prothetik
Das Forschungsteam wendete die Technik an mehr als 100 Fröschen an, aber die Ergebnisse waren „nicht in jedem Fall perfekt“. Levin sagte, dass die Frösche nicht weitgehend identisch mit Labormäusen seien, was ein Faktor sein könnte, oder dass es Unstimmigkeiten bei der Operation gab, die durchgeführt wurde, um die Kuppel anzubringen. Die nächste Phase der Forschung würde die Technik an Säugetieren wie Mäusen testen.
Ashley Seifert, eine außerordentliche Professorin für Biologie an der University of Kentucky, die sich mit der Tierregeneration beschäftigt, aber nicht an der Forschung beteiligt war, sagte, dass Fortschritte bei der Prothetik mehr Hoffnung bieten als die Regeneration von Gliedmaßen für Menschen mit amputierten Gliedmaßen, die durch ein Trauma oder eine Krankheit wie Diabetes verloren gegangen sind .
“Werden wir eines Tages in der Lage sein, einen menschlichen Finger oder sogar ein Glied zu regenerieren? Wahrscheinlich, aber wie lange wir warten müssen, ist unmöglich vorherzusagen”, sagte Seifert.
„Ein Schritt in diese Richtung wird sein, wenn die regenerative Biologie neue regenerative Modelle, insbesondere bestimmte Säugetierarten, vollständig umfasst. Diese und vergleichende Studien werden uns helfen zu verstehen, wie und warum die Regeneration in einigen Kontexten fehlschlägt und in anderen erfolgreich ist.“