Archiv der Kategorie: Biotechnologie

Neue Nervenzellen im Alter

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Presseinformation der Max-Planck-Gesellschaft vom 06.05.2010

Max-Planck-Forscher finden unterschiedliche Stammzell-Typen im Gehirn ausgewachsener Mäuse

Nie besitzt das Gehirn so viele Nervenzellen wie zum Zeitpunkt der Geburt – die meisten Nervenzellen werden vor der Geburt gebildet, danach werden viele überschüssige Neurone abgebaut. Allerdings gibt es auch im Alter noch teilungsfähige Zellen – zumindest im Gehirn von Mäusen. Wissenschaftlern des Max-Planck-Instituts für Immunbiologie in Freiburg zufolge existieren unterschiedliche Typen von neuronalen Stammzellen, die neue Nervenzellen hervorbringen können. Während sie sich bei jungen Tieren fortlaufend teilen und so neue Nervenzellen entstehen, verharrt ein großer Teil bei älteren Tieren in einem Ruhzustand. Die Produktion neuer Zellen kann jedoch wieder aktiviert werden, beispielsweise durch körperliche Aktivität oder epileptische Anfälle. Was bei Mäusen gilt, könnte auch auf den Menschen zutreffen, denn auch im menschlichen Gehirn kommen teilungsfähige Nervenzellen bis ins Erwachsenenalter vor. (Cell Stem Cell, 7. Mai 2010)

Was Hänschen nicht lernt, lernt Hans nimmermehr. Getreu diesem Sprichwort war man lange Zeit der Ansicht, dass das Gehirn mit zunehmendem Alter an Lern- und Gedächtnisfähigkeit verliert. Im Hippocampus – einer Region, die für Lernen und Gedächtnis eine zentrale Rolle spielt – gibt es jedoch neuronale Stammzellen, die zeitlebens neue Nervenzellen hervorbringen können. Aus Untersuchungen mit Mäusen weiß man, dass die neu gebildeten Zellen in die bestehenden Netzwerke integriert werden und für die Lernfähigkeit der Tiere wichtig sind. Allerdings nimmt die Bildung neuer Zellen im Alter ab. Die Gründe dafür waren bislang unbekannt.

Zusammen mit Kollegen aus Dresden und München haben die Freiburger Forscher jetzt erstmals eine Erklärung dafür gefunden, warum im erwachsenen Mäusegehirn weniger neue Nervenzellen gebildet werden. Sie konnten nämlich verschiedene Populationen von neuronalen Stammzellen identifizieren. Demnach besitzt der Hippocampus aktive und ruhende, inaktive neuronale Stammzellen. „Bei jungen Mäusen teilen sich die Stammzellen vier Mal häufiger als bei älteren Tieren, die Anzahl an Zellen ist im Alter jedoch nur geringfügig niedriger. Neuronale Stammzellen verschwinden also im Alter nicht, sondern sie werden weiter vorrätig gehalten“, erklärt Verdon Taylor vom Max-Planck-Institut für Immunbiologie.

Welche Einflüsse die ruhenden Stammzellen wieder aktivieren, wissen die Forscher noch nicht genau. Die Zellen können aber wieder zur Teilung angeregt werden. So beobachteten die Wissenschaftler in körperlich aktiven Mäusen mehr neue Hippocampus-Neurone. „Rennen fördert also die Neubildung von Nervenzellen“, sagt Verdon Taylor. Auch krankhafte Gehirnaktivität, wie sie während epileptischer Anfälle auftritt, regt die Stammzellen zur Teilung an.

Horizontale und radiale Stammzellen

Die Stammzell-Populationen lassen sich im Mikroskop gut unterscheiden. Die erste Gruppe besteht aus Zellen, die senkrecht zur Hippocampus-Oberfläche positioniert sind. Diese radialen Stammzellen befinden sich größtenteils im Ruhestadium. In der Gruppe der horizontalen Stammzellen – Zellen, die parallel zur Hippocampus-Oberfläche ausgerichtet sind – bilden dagegen über 80% laufend neue Zellen, die restlichen 20% ruhen. Gemeinsam ist allen, dass Gene wie Notch, RBP-J und Sox2 aktiv sind.

Radiale und horizontale Stammzellen sind jedoch nicht nur anders angeordnet, sie reagieren offenbar auch anders. Manche der radialen Stammzellen verlassen ihr Ruhestadium und beginnen sich zu teilen, wenn die Tiere körperlich aktiv sind. Auf die horizontalen Stammzellen hat dies dagegen einen geringen Einfluss. Deshalb teilen sich bei den aktiven Mäusen mehr radiale Stammzellen. Epileptische Anfälle dagegen beeinflussen auch die horizontalen Stammzellen.

Neuronale Stammzellen gibt es offenbar nicht nur im Mäusegehirn. Auch beim Menschen sind im Hippocampus Nervenzellen nachgewiesen worden, die dort im Laufe des Lebens gebildet werden. Wissenschaftler vermuten deshalb, dass auch im menschlichen Gehirn unterschiedliche Typen von aktiven und inaktiven Stammzellen vorkommen. Möglicherweise können inaktive Stammzellen auch beim Menschen in ähnlicher Weise wie bei den Mäusen aktiviert werden. „Es gibt Hinweise darauf, dass die übermäßige Bildung neuer Nervenzellen bei Epilepsie eine Rolle spielt. Vielleicht können neuronale Stammzellen des Gehirns eines Tages auch zur Behandlung von Gehirnverletzungen oder degenerativen Erkrankungen wie Alzheimer eingesetzt werden“, hofft Verdon Taylor. [RH]

Originalveröffentlichung:
Sebastian Lugert, Onur Basak, Philip Knuckles, Ute Haussler, Klaus Fabel, Magdalena Götz, Carola A. Haas, Gerd Kempermann, Verdon Taylor, Claudio Giachino
Quiescent and active hippocampal neural stem cells with distinct morphologies respond selectively to physiological and pathological stimuli and ageing
Cell Stem Cell, 7. Mai 2010

Externer Link: www.mpg.de

Ein Protein bei der Arbeit

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Pressemitteilung der Universität Freiburg vom 29.04.2010

Biophysiker der Universität Freiburg bauen Sonde in Protein ein – Veröffentlichung in „Nature“

Proteine sind die molekularen Maschinen in unseren Zellen. Um ihre Funktionsweise verstehen zu können, muss man die bei ihrer Arbeit ablaufenden Veränderungen auf einem molekularen Niveau verfolgen können. Dies ist möglich mithilfe von Infrarotspektroskopie, speziell der so genannten Fourier-Transform Infrarot (FTIR) Spektroskopie, die die Schwingungen der einzelnen chemischen Bindungen in einem Protein und deren Veränderungen während der Arbeit des Proteins messen kann. Ein FTIR-Spektrum eines typischen Proteins setzt sich jedoch aus mehreren tausend Schwingungen zusammen, die sich gegenseitig überlagern, so dass es mühsam und oft unmöglich ist, die interessierenden Schwingungsbanden zu isolieren.

Den Biophysikern PD Dr. Reiner Vogel und Dr. Ekaterina Zaitseva vom Institut für Molekulare Medizin und Zellforschung der Universität Freiburg ist es in einer engen Zusammenarbeit mit Shixin Ye und Thomas P. Sakmar in New York sowie Xavier Deupi in Barcelona gelungen, eine molekulare Sonde in ein Protein einzubauen und deren Veränderungen während der Arbeit des Proteins im Detail spektroskopisch zu verfolgen. Während die Proteine unserer Zellen normalerweise aus einem eng begrenzten Repertoire von Bausteinen, den Aminosäuren, zusammengesetzt werden, wurden die Zellen hier veranlasst, einen eingeschleusten künstlichen Baustein gezielt einzubauen. Dieser künstliche Baustein, p-azido-Phenylalanin, wurde für die spektroskopischen Methoden maßgeschneidert und trägt eine so genannte Azido-Gruppe aus drei Stickstoffatomen, die in einem isolierten spektralen Bereich absorbiert und nicht von anderen Schwingungen überlagert ist. Diese Technik wurde auf den Lichtrezeptor Rhodopsin angewandt, ein Membran-Protein in den für das Sehen zuständigen Sinneszellen der Netzhaut.

Absorbiert das Rhodopsin ein Photon, so durchläuft es eine Reihe von Zwischenstufen, so genannte Intermediaten, in denen sich die durch die Lichtreaktion induzierten Veränderung innerhalb des Rezeptors sukzessive ausbreiten, bis er schließlich voll aktiviert ist und wiederum nachgeschaltete Elemente der Signalübertragungskette aktivieren kann. Mithilfe der neu entwickelten Technik konnten die Freiburger Wissenschaftler und ihre Kollegen nun diese strukturellen Veränderungen innerhalb der einzelnen Intermediate genauer untersuchen. In ihrem Beitrag in der aktuellen Ausgabe der Zeitschrift „Nature“ (Nature 464: 1386 – 1389) zeigen sie unter anderem, dass Bewegungen von kompletten Strukturelementen schon erheblich früher nach der Lichtabsorption auftreten als bisher angenommen wurde. Die beteiligten Biophysiker sind zuversichtlich, dass die an Rhodopsin gewonnenen Erkenntnisse auch unser Verständnis der Aktivierung anderer Rezeptoren prägen werden. Durch ihre Sensitivität für elektrostatische Veränderung wird durch diese neue Technik das Methoden-Repertoire der Biophysik um eine wichtige Komponente erweitert.

Externer Link: www.uni-freiburg.de

Bislang unbekannte Proteinbausteine der GABAB-Rezeptoren identifiziert

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Pressemitteilung der Universität Freiburg vom 20.04.2010

Freiburger und Basler Neurobiologen entdecken lange gesuchte Proteinbausteine eines der wichtigsten Rezeptoren des zentralen Nervensystems – Veröffentlichung in „Nature“

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universitäten Freiburg und Basel berichten in der renommierten Wissenschaftszeitschrift „Nature“ von der Entdeckung bislang unbekannter Untereinheiten der GABAB-Rezeptoren im zentralen Nervensystem – GABAB-Rezeptoren sind Transmembran-proteine in Nervenzellen, die für die Funktion des Gehirns von fundamentaler Bedeutung, aber auch von großem therapeutischen und pharmazeutischen Nutzen sind. Den Forschern um Prof. Dr. Bernd Fakler vom Physiologischen Institut der Universität Freiburg und Center for Biological Signalling Studies BIOSS und Prof. Dr. Bernhard Bettler vom Departement Biomedizin der Universität Basel ist es gelungen, die Zusammensetzung von GABAB-Rezeptoren des Gehirns umfassend zu analysieren.

Dabei haben sie vier Mitglieder einer bislang uncharakterisierten Genfamilie, der so genannten KCTD-Proteine, als neue Bestandteile der GABAB-Rezeptorkomplexe identifiziert. Wie die Forscher zeigen konnten, bestimmen die KCTD-Proteine sowohl die pharmakologischen als auch die biophysikalischen Eigenschaften der GABAB-Rezeptoren. Unter anderem erklären die neu identifizierten Proteine, warum die bisher schon bekannten Untereinheiten die Eigenschaften der Hirnrezeptoren nicht reproduzieren konnten.

GABA (= γ-amino-butyric acid)-Rezeptoren sind die wichtigsten hemmenden Neurotransmitter-Rezeptoren des zentralen Nervensystems. Diese Rezeptoren verhindern, dass Nervenzellen zu stark aktiviert werden, was zu neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen, wie Krampfanfällen, Depressionen oder Angstzuständen führen kann. Bekannt sind zwei unterschiedliche GABA-Rezeptortypen, die GABAA- und GABAB-Rezeptoren. GABAA-Rezeptoren sind für die schnelle Hemmung im Gehirn verantwortlich und Angriffspunkt wichtiger Medikamente, wie etwa von Valium, das zur Behandlung von Angstzuständen, in der Therapie epileptischer Anfälle und als Schlafmittel eingesetzt wird. GABAB-Rezeptoren sind für eine länger andauernde Hemmung der Nervenzellen wichtig. Medikamente, die GABAB-Rezeptoren aktivieren, werden zur Behandlung von Rückenmarksverletzungen und Multipler Sklerose, sowie bei der Therapie von Suchterkrankungen und Narkolepsie eingesetzt.

Die jetzt in „Nature“ veröffentlichten Erkenntnisse könnten von großem therapeutischem Nutzen sein. Damit sollte es in Zukunft möglich sein, Medikamente zu entwickeln, die einen bestimmten Rezeptorsubtyp selektiv beeinflussen. Man erhofft sich von solchen Medikamenten sowohl weniger Nebenwirkungen als auch neue therapeutische Anwendungsmöglichkeiten.

Neben diesen speziellen Anwendungen ist die Arbeit der Freiburger und Basler Physiologen für die Pharmaindustrie aus einem weiteren Grund von großem Interesse. GABAB-Rezeptoren gehören zur Familie der G-Protein gekoppelten Rezeptoren (GPCRs), der größten und vielseitigsten Gruppe von Membranrezeptoren. In der Medizin nehmen GPCRs eine Schlüsselposition ein: Etwa 60 Prozent aller verschreibungspflichtigen Medikamente, die derzeit auf dem Markt sind, wirken auf diese Rezeptoren. Die Entdeckung, dass GPCRs komplexer aufgebaut sind und zusätzlich zu den Rezeptor-Proteinen noch weitere spezifische Untereinheiten enthalten, die deren Signaltransduktion entscheidend beeinflussen, könnte die Anzahl unterschiedlicher GPCRs, und damit möglicher Zielproteine für Arzneimittel, sprunghaft ansteigen lassen.

Veröffentlichung:
Nature: Native GABAB receptors are heteromultimers with a family of auxiliary subunits.
Jochen Schwenk, Michaela Metz, Gerd Zolles, Rostislav Turecek, Thorsten Fritzius, Wolfgang Bildl, Etsuko Tarusawa, Akos Kulik, Andreas Unger, Klara Ivankova, Riad Seddik, Jim Y. Tiao, Mathieu Rajalu, Johana Trojanova, Volker Rohde, Martin Gassmann, Uwe Schulte, Bernd Fakler, Bernhard Bettler
Published online: 18. April 2010, doi:10.1038/nature08964

Externer Link: www.uni-freiburg.de

Organisationsprinzip des menschlichen Genoms identifiziert

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Pressemitteilung der Universität Regensburg vom 13.04.2010

Bedeutende Fortschritte im Bereich der funktionellen Genomik – Internationales Forscherteam präsentiert neue Einblicke in das Organisationsprinzip der menschlichen DNA – Zeitschrift „Nature“ würdigt die Ergebnisse als „Research Highlight“

Eine der großen Herausforderungen der Ära nach der Entschlüsselung des menschlichen Genoms ist die Beantwortung der Frage, wie die DNA in der Zelle organisiert ist und zum „Auslesen“ der Erbinformation genutzt wird. Dies würde eine ganze Bandbreite von neuen Anwendungsgebieten und Forschungsfeldern schaffen. So wäre es beispielsweise möglich, auf dieser Grundlage die Entstehung von Erbkrankheiten besser zu verstehen und entsprechend zu reagieren. Schon seit einiger Zeit wird vermutet, dass die menschliche DNA nach einem bestimmten Muster in der Zelle strukturiert ist. Man weiß, dass die jeweils im Zellkern vorliegende DNA einerseits aus kodierenden und andererseits aus nicht-kodierenden Abschnitten besteht. Ungefähr 98 Prozent der zellulären DNA ist nicht-kodierend, enthält also keine Information für die Synthese von Proteinen. Diese Genabschnitte wurden bislang zumeist als „Müll“ ohne nennenswerte Funktion betrachtet.

Einem internationalen Forscherteam, an dem neben einer Arbeitsgruppe um Prof. Dr. Gernot Längst und Dr. Attila Németh vom Institut für Biochemie, Genetik und Mikrobiologie der Universität Regensburg auch Wissenschaftler aus München und dem spanischen Valencia beteiligt waren, gelang es nun durch eine bahnbrechende Arbeit, der nicht-kodierenden DNA eine wichtige Funktion innerhalb des DNA-Netzwerks zuzuweisen. Über die Untersuchung des sogenannten Nucleolus, des Kernkörperchens der Zellen, konnten die Forscher einen wesentlichen Beitrag zum Verständnis des Organisationsprinzips des menschlichen Genoms leisten.

Der Nucleolus befindet sich innerhalb des Zellkerns (Nucleus). Er lässt sich vom Rest des Zellkerns funktionell abgrenzen, verfügt jedoch über keine eigene Membran. Der Nucleolus ist vor allen Dingen in seiner Rolle als Ribosomen-Fabrik der Zellen bekannt. Jüngere Studien weisen aber darauf hin, dass er darüber hinaus noch andere Funktionen hat. So ist der Nucleolus auch an der Stressregulation, Virusprozessierung oder bei Alterungsprozessen beteiligt.

Trotz seiner dem entsprechend großen Bedeutung für die Vorgänge auf zellulärer Ebene war das Wissen um den Aufbau und die Selbst-Organisation des Nucleolus bislang sehr begrenzt. Das internationale Forscherteam unter der Leitung der Regensburger Biologen konnte eine detaillierte Genomkarte der nucleolären DNA erstellen und somit erstmalig das funktionelle Genom eines Zellkern-Organells identifizieren. Weiterhin wurden die DNA-Elemente charakterisiert, die die dreidimensionale Struktur des Nucleolus organisieren. Die Wissenschaftler nutzten hierfür die neuen Methoden der Hochdurchsatz-DNA-Sequenzierung und kombinierten diese mit DNA-Microarray-Experimenten und hochauflösender dreidimensionaler Mikroskopie. Durch die Kombination der Einzelergebnisse der Experimente stellten sie fest, dass spezifische nicht-kodierende Genomabschnitte (spezielle alpha-Satelliten Sequenzen) für den Zusammenbau dieser funktionellen Einheit des Zellkerns verantwortlich sind.

In diesem Zusammenhang wurden ebenfalls mehrere Tausend Gene und nicht-kodierende DNA-Sequenzen identifiziert. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass etwa vier Prozent des menschlichen Genoms stabil mit dem Nucleolus verbunden sind. Die Arbeiten des Forscherteams zeigten zudem, dass die Struktur des Nucleolus nicht zufällig, sondern auf dessen konkrete Funktionen in der Zelle bzw. im Zellkern ausgerichtet ist. Die nicht-kodierende DNA spiele, so die Forscher, in diesem DNA-Netzwerk eine entscheidende Rolle.

Die Studien konnten so erstmals einen „Schnappschuss“ der Architektur des Nucleolus und dessen Funktion in zwei unterschiedlichen menschlichen Zelltypen liefern, der auf ein spezifisches Organisationsprinzip des menschlichen Genoms verweist. Nach Aussage der Forscher sind allerdings weitere Analysen – auch das Einbeziehen weiterer menschlicher Zelltypen – notwendig. So kann zum einen der Aufbau bzw. die Struktur des Nucleolus während Entwicklungsprozessen und in unterschiedlichen Phasen des Zellzykluses vollständig erfasst werden. Zum anderen soll durch die Analyse der Nucleolus-Genomik verschiedener Organismen geklärt werden, ob das identifizierte Organisationsprinzip des menschlichen Genoms allgemein gilt und sogar evolutionär konserviert ist.

Die Ergebnisse des internationalen Forscherteams wurden in dem renommierten Open-Access-Journal „Plos Genetics“ veröffentlicht. Vor kurzem würdigte die Zeitschrift „Nature“ die Arbeiten der Wissenschaftler darüber hinaus als „Research Highlight“. Prof. Längst ist Leiter der Internationalen Graduiertenschule für Lebenswissenschaften (RIGeL) der Universität Regensburg. Nach einer Anschubfinanzierung durch die Universität wurde das Forschungsprojekt auch durch das Bayerische Genforschungsnetzwerk BayGene gefördert.

Externer Link: www.uni-regensburg.de

Meister der Selbstheilung

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Presseinformation der Max-Planck-Gesellschaft vom 31.03.2010

Wissenschaftler haben in Plattwürmern ein viel versprechendes Werkzeug für die Stammzellforschung entdeckt

Neuer Kopf gefällig? Kein Problem! Einfach den alten abschneiden und schon wächst der nächste nach. Was nach Science Fiction klingt, klappt seit Tausenden von Jahren. Jedenfalls beim Plattwurm Schmidtea mediterranea: Ob man ihn köpft oder in hundert Teile schneidet – stets wächst das Fehlende nach. Spätestens nach zwei Wochen ist aus jedem Schnipsel ein neues Tier entstanden. Unklar ist noch, wie der Wurm das macht. Forscher vom Max-Planck-Institut für molekulare Biomedizin in Münster haben jetzt jedoch ein Protein entdeckt, das bei der beeindruckenden Heilung eine Schlüsselrolle spielt – und erstaunlicherweise in verwandter Form auch beim Mensch vorkommt. Über den Fund berichtet das Team um Luca Gentile und Hans Schöler in der aktuellen Ausgabe des Fachjournals Development (01. April 2010).

Schon vor über 100 Jahren weckte die erstaunliche Selbstheilungsfähigkeit der Plattwürmer das Interesse von Wissenschaftlern, trotzdem nahmen noch bis vor wenigen Jahren nur wenige Biologen von ihnen Notiz. Denn obwohl Plattwürmer, auch Planarien genannt, sich auf bemerkenswerte Weise regenerieren können, tappten die Forscher bei ihrer Suche nach dem Grund für diese Fähigkeit lange im Dunkeln.

Erst mit der Etablierung moderner Techniken, wie der Stilllegung von Genen durch RNAInterferenz, sind die wenige Millimeter bis Zentimeter großen Tiere inzwischen zu einem spannenden Objekt der Stammzellforschung avanciert. Denn während der letzen Dekade ist klar geworden, warum Planarien über so ein phänomenales System zur Regeneration verfügen: Im ganzen Körper verteilt haben sie Zellen, die so wandlungsfähig sind wie embryonale Stammzellen. Die so genannten Neoblasten machen bei erwachsenen Tieren 20 bis 30 Prozent aller Körperzellen aus. Anders als die berühmten Alleskönner aus Embryonen von Mensch und Maus können sich Stammzellen des Plattwurms jedoch zeitlich unbegrenzt selbst vermehren und alle Zellen des Körpers bilden – Nerven- und Muskelzellen, Haut- und Darmzellen und sogar Keimzellen und verleihen dem Plattwurm somit Unsterblichkeit.

Bereits vor einigen Jahren haben Wissenschaftler damit begonnen, nach Faktoren zu suchen, die Plattwürmern diese beeindruckende Regenerationsfähigkeit verleihen. So sind sie zum Beispiel auf etliche Gene im Erbgut der Würmer gestoßen die für den Erhalt der Stammzellen und der Regenerationsfähigkeit notwendig sind.

Doch keiner der bislang davon untersuchten Faktoren funktionierte wie ein Generalschalter der Zellteilung, welche im Plattwurm auf die Stammzellen beschränkt ist. Egal, welches Gen oder Protein Forscher mit Hilfe molekularbiologischer Tricks lahm gelegt hatten – fast immer waren die Neoblasten noch in der Lage, zumindest jenen ungeordneten Zellhaufen zu bilden, mit dem jede Regeneration im Wunderwurm beginnt, das so genannte Blastem. Aus diesem Zellhaufen, der zu Beginn völlig unstrukturiert erscheint, gehen wenige Tage nach der Verletzung alle neuen Gewebe hervor. Tatsächlich „wissen“ die Zellen des Blastems bereits nach einem Tag Regeneration bereits, ob aus ihnen später Haut, Sinneszellen oder Stützgewebe wird.

Luca Gentile und seinen Kollegen ist jetzt jedoch ein entscheidender Erfolg gelungen. Mit einem ausgeklügelten Verfahren, der RNA Interferenz, stoppten die Münsteraner Wissenschaftler in den Zellen der Tiere gezielt die Produktion eines Proteins namens „Smed-SmB“. Und siehe da: Schon kurz nach der Behandlung kam die Regenerationsfähigkeit komplett zum Erliegen. Die Neoblasten hörten auf sich zu teilen und waren deshalb nicht mehr in der Lage, in amputierten Tieren auch nur ansatzweise noch ein Blastem zu bilden.

Der plötzliche Nachschub-Stopp setzte allerdings nicht nur verletzten Tieren zu. Zwar schienen die Würmer noch einige Tage lang lebensfähig. Doch zwei bis vier Wochen nach der Behandlung waren auch sie verendet. Der Grund: Wie die Haut-, Leber- und Darmzellen des Menschen, sind auch die ausgereiften Zellen von Plattwürmern einem ständigen, physiologischen Verschleiß unterworfen, der regelmäßig durch neu gebildete Zellen ausgeglichen werden muss. Smed-SmB, so Gentile, ist bisher das erste Gen, für das der Nachweis erbracht werden konnte, dass sein Abschalten mittels RNA-Interferenz ganz gezielt die Teilungsfähigkeit der Stammzellen des Plattwurms stoppt.

Der neu entdeckte Generalschalter, so Gentile, könnte sich bald als ein wertvolles Werkzeug der Stammzellforschung erweisen. „Viele Mechanismen der Gewebereparatur sind bis heute weitgehend unverstanden. Mit Smed-SmB haben wir jedoch die Möglichkeit, endlich mehr Licht in die ‚Black box‘ der Regeneration zu bringen.“

Erstmals haben MPI-Forscher mit dem Knockdown von Smed-SmB nämlich nicht nur die Möglichkeit, die Teilungsfähigkeit von pluripotenten Stammzellen gezielt in einem lebenden Organismus auszuschalten ohne – wie bei den bisher verfügbaren Verfahren – auch anderen Körperzellen zu schaden.

„Plattwürmer“, erläutert Gentile, „sind auch eine der ganz wenigen Tierarten, in denen wir das Schicksal von pluripotenten Stammzellen statt in der Kulturschale direkt im lebenden Organismus und sogar in erwachsenen Tieren untersuchen können.“

Ihre enorme Regenerationsfähigkeit unterscheidet Planarien von den viel berühmteren „Haustieren“ der Genetik – der Fruchtfliege Drosophila melanogaster und dem nicht mit Plattwürmern verwandten Fadenwurm Caenorhabditis elegans. Beide haben Forschern in den vergangenen Jahrzehnten als Modellorganismen zwar grundlegende Einblicke in die Biologie der Entwicklung eines Organismus vom Ei zum erwachsenen Tier geliefert. Doch weder Fliege noch Fadenwurm besitzen die Fähigkeit, verloren gegangene Zellen, Gewebe oder gar ganze Organe zu regenerieren.

Wenn es um die Suche nach Regenerationsmechanismen geht, die sich zum Teil über Jahrmillionen in der Evolution erhalten haben, sind Planarien daher klar im Vorteil. Sie sind die unbestrittenen Meister der Regeneration.

Wissenschaftler hoffen daher, dass sich aus den Experimenten mit Plattwürmern künftig auch wichtige Erkenntnisse für den Menschen ziehen lassen. Ob und in welcher Form das möglich sein wird, ist bislang schwer abzuschätzen. Fest steht nur: Das Erbguts des Homo sapiens‘ ähnelt dem des unscheinbaren Plattwurms mehr, als mancher glauben mag: Rund drei Viertel jener Gene, die in seinen Zellen aktiv sind, ähneln denen von uns. Und SmB verrichtet auch im Menschen seinen Dienst.

Originalveröffentlichung:
Enrique Fernandéz-Taboada, Sören Moritz, Dagmar Zeuschner, Martin Stehling, Hans R. Schöler, Emili Saló, Luca Gentile
Smed-SmB, a member of the LSm protein superfamily, is essential for chromatoid body organization and planarian stem cell proliferation
Development, 01. April 2010, doi:10.1242/dev.042564

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