Heute ist der 22.05.2025
Datum: 22.05.2025 - Source 1 (https://www.kleinezeitung.at/service/newsticker/chronik/19711832/forscher-knackten-ortscode-von-zellen-nachwachsender-glieder):
- Ein mexikanischer Axolotl kann verlorene Extremitäten innerhalb weniger Monate nachbilden.
- Elly Tanaka, Leiterin des Instituts für Molekulare Biotechnologie (IMBA) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften, erklärt die Bedeutung der Positionsinformation für die Regeneration.
- Das Team hat eine molekulare Landkarte gefunden, die Zellen anweist, welchen Körperteil sie regenerieren sollen.
- Zwei Signalmoleküle sind entscheidend für die Regeneration:
- FGF8 (Fibroblasten-Wachstumsfaktor 8) wird von Stammzellen auf der vorderen Seite (Daumenseite) gebildet.
- Shh (Sonic hedgehog) wird von Stammzellen auf der hinteren Seite (Kleiner-Finger-Seite) produziert.
- Diese Signale verstärken sich gegenseitig und leiten die Zellen bei der Formung der regenerierenden Gliedmaße.
- Forscher fanden Hunderte Faktoren im Genom des Axolotls, die vor einer Verletzung unterschiedliche Muster in der Extremität aufwiesen.
- Das Protein "Hand2" fungiert als Hauptregulator und bestimmt, wo FGF8 und Shh gebildet werden.
- "Hand2" wird nur auf der hinteren Seite der Gliedmaße gebildet und erhöht bei Verletzungen die Shh-Produktion.
- Zellen in der Nähe der Shh-Quelle regenerieren sich als Zellen des hinteren Teils, während weiter entfernte Zellen sich als Zellen des vorderen Teils regenerieren.
- Nach vollständiger Wiederherstellung der Extremität wird die Shh-Produktion eingestellt, während "Hand2" auf niedrigem Niveau bleibt, was ein stabiles Positionsgedächtnis ermöglicht.
- Forscher können das Positionsgedächtnis umprogrammieren, um die Identität von Zellen zu wechseln.
- Zellen von der Daumenseite können in Zellen des kleinen Fingers umprogrammiert werden.
- Diese Erkenntnisse haben Potenzial für Tissue Engineering und regenerative Therapien, einschließlich der Entwicklung von Organmodellen (Organoide).
- Die Entdeckung des Hand2-Shh-Signalwegs könnte auch für die Regenerationsmedizin beim Menschen von Bedeutung sein.
- Tanaka äußert Optimismus, dass ähnliche Mechanismen in menschlichen Gliedmaßen existieren und zukünftig die Regeneration von Gliedmaßen bei Säugetieren ermöglichen könnten.
Source 2 (https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.01.04.475010v1):
- Limb regeneration in Ambystoma mexicanum (Axolotl) can recreate consistent limb morphology across various sizes of fields.
- The mechanism supporting stable limb morphogenesis regardless of size was previously unknown.
- Limb regeneration in urodele amphibians is thought to recapitulate limb developmental processes.
- Many molecules involved in limb development are conserved among tetrapods, with SHH (Sonic Hedgehog) and FGF8 (Fibroblast Growth Factor 8) being significant.
- The study investigated the expression patterns of Shh and Fgf8 in different sizes of blastema during axolotl limb regeneration.
- Fgf8 is expressed on the anterior side of the blastema, while Shh is expressed on the posterior side, with mutual dependence between the two.
- The size of Shh and Fgf8 expression domains scales with the size of the blastemas.
- SHH secretion and its working range remain constant despite changes in blastema size.
- Consistent SHH secretion range promotes cell proliferation and initial digital cartilage differentiation near the Shh expression domain.
- This system supports constant limb morphogenesis regardless of blastema size.
- The Shh-Fgf8 expression domain shifts posteriorly as digital differentiation progresses.
- Delaying the blocking of Shh signaling leads to morphological defects observed only in posterior digits.
- The posteriorly shifting Shh-Fgf8 domain may explain the specific digit formation in urodele amphibians, where digits are added posteriorly.
Source 3 (https://www.mpg.de/11885090/axolotl-genom):
- Wissenschaftler aus Wien, Dresden und Heidelberg haben das Genom des mexikanischen Salamanders Axolotl entschlüsselt.
- Das Axolotl-Genom ist das größte jemals sequenzierte Genom mit 32 Milliarden Basenpaaren, mehr als zehnmal so groß wie das menschliche Genom.
- Axolotl können Knochen, Muskeln und Nervengewebe nach Verletzungen regenerieren.
- Die Entschlüsselung des Genoms soll Hinweise auf die molekularen Mechanismen der Regeneration liefern.
- Axolotl sind seit 150 Jahren ein beliebtes Modellorganismus in der Biologie aufgrund ihrer Regenerationsfähigkeit.
- Eine der größten Axolotl-Kolonien wird am Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie in Wien betreut.
- Das Forschungsteam um Elly Tanaka hat umfangreiche molekulare Werkzeuge entwickelt, um die Regeneration zu erforschen.
- Die PacBio-Methode wurde verwendet, um über 72 Millionen Genomstücke zu sequenzieren.
- Ein Software-System wurde entwickelt, um das Genom aus den sequenzierten Stücken zusammenzusetzen.
- Die Analyse des Genoms zeigte Gene, die nur beim Axolotl und anderen Amphibien aktiv sind.
- Das Entwicklungsgen PAX3 fehlt beim Axolotl, während das verwandte Gen PAX7 dessen Funktion übernimmt.
- Die Entschlüsselung des Genoms wird als Meilenstein für die Axolotl-Forschung betrachtet.