Forschung
Harvard-Wissenschaftler entdecken “DNA-Schalter”, der zu einem Nachwachsen menschlicher Gliedmaßen führen könnte
Ein Team von Wissenschaftlern der Harvard University hat das “Master-Gen” entdeckt, das es Tieren wie Eidechsen, Geckos, Quallen und dem Axolotl ermöglicht, große Teile ihres Körpers wie etwa Gliedmaßen und Schwänze – wenn nicht sogar ihren gesamten Körper – nachwachsen zu lassen, und sie hoffen, dass die Entdeckung ein entscheidender erster Schritt sein könnte, damit der Mensch eines Tages ebenfalls verlorene Gliedmaßen regenerieren kann.
Das Team veröffentlichte soeben seine Studie im Science-Journal, in der die “DNA-Schalter” beschrieben werden, mit denen Tiere ihre Gene kontrollieren und Teile ihres Körpers regenerieren.
Das Team um den Harvard Assistenz-Professor für Organismische und Evolutionäre Biologie Mansi Srivastava konnte das “Master Control Gen”, das sie als Early Growth Response oder AGR bezeichnen, lokalisieren – das Gen, welches das komplexe System des genetischen Codes aktiviert, das notwendig ist, um die Fähigkeit eines Wurms zum Nachwachsen von verlorenem Gewebe und komplexen Teilen auszulösen.
Das Axolotl kann seine Gliedmassen in Rekordzeit nachwachsen lassen – Die Wissenschaft will diese “Eigenschaft” auf den Menschen übertragen.
Andrew Gehrke, Postdoktorand in Srivastavas Labor, sagte gegenüber der Harvard Gazette:
„Was wir herausgefunden haben, ist, dass dieses eine Master-Gen von Genen stammt, die während der Regeneration aktiviert werden… Im Grunde geht es darum, dass die nicht codierenden Regionen die Codierungsregionen dazu anhalten, ein- oder auszuschalten. Daher kann man sie sich gut als eine Art Schalter vorzustellen.”
Gehrke konnte nicht weniger als 18.000 Regionen des Genoms der Pantherwürmer identifizieren, die während der Regeneration physikalisch verändert wurden. Dies zeigt, wie wichtig das AGR für die Auslösung des Prozesses ist. Ohne AGR werden solche Prozesse nämlich unmöglich gemacht.
Der 3 bändige-Pantherwurm.
Srivastava erklärte:
„Wir konnten die Aktivität dieses Gens verringern und fanden heraus, dass ohne AGR dann nichts passiert. Die Tiere können sich einfach nicht regenerieren. All diese Downstream-Gene lassen sich nicht einschalten, so dass die anderen Schalter nicht funktionieren und sozusagn das ganze Haus dunkel wird.”
Die wirklich bahnbrechende eigentliche Natur der Entdeckung des Teams liegt jedoch darin, dass derselbe im Wurm entdeckte Schalter auch in anderen Spezies wie etwa dem Menschen vorhanden ist. Aber derzeit scheint das Gen nur auf zellulärer Ebene Prozesse in Gang zu setzen – ein weitaus begrenzterer Prozess, als es für die vollständige Regeneration von Extremitäten erforderlich ist.
Srivasta fuhr fort:
“Wenn Menschen die AGR einschalten können, und zwar nicht nur einschalten, sondern auch, wenn unsere Zellen verletzt sind, warum können wir nicht regenerieren? Die Antwort könnte sein, dass, wenn AGR wirklich der Leistungsschalter ist, die Verdrahtung womöglich anders ist. Was AGR in menschlichen Zellen anspricht, unterscheidet sich möglicherweise von dem, mit dem es in einem Dreiband-Pantherwurm kommuniziert, und was Andrew mit dieser Studie angestellt hat, führte dazu, dass ein Weg gefunden wurde, an diese Verkabelung heranzukommen. Wir wollen also herausfinden, was diese Zusammenhänge sind, und diese dann auf andere Tiere anwenden, einschließlich Wirbeltiere, die nur eine begrenzte Regeneration durchführen können.“
Das Team hofft jedoch, dass seine Entdeckung eines solchen dynamischen Genoms lediglich die Spitze des Eisbergs ist. Gehrke merkte an, dass das Team bislang “nur an der Oberfläche gekratzt hat … aber es gibt noch einen ganz anderen Aspekt der Interaktion des Genoms in einem größeren Maßstab, nicht nur wie sich Teile öffnen und schließen.”
Srivastava hofft, dass die Entdeckung den Weg für menschliche Patienten weisen könnte, um ganze Gliedmaßen nachwachsen lassen, wenn sie zuvor abgetrennt wurden. Sie sagte:
„Es ist eine sehr natürliche Frage, auf die natürliche Welt zu schauen und zu denken: Wenn ein Gecko das kann, warum kann ich das eigentlich nicht auch? Es gibt viele Arten, die sich regenerieren können, und andere, die es nicht können, aber es stellt sich heraus, wenn man die Genome aller Tiere vergleicht, dass die meisten Gene, die wir haben, auch im Dreiband-Panther-Wurm vorkommen.”
Verweise:
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