An Geweberegeneration beteiligte Zellen entdeckt
Bei den Neuralleistenzellen handelt es sich um eine Gruppe von Zellen, die während der frühen Embryonalentwicklung gebildet werden. Aus ihnen entsteht wiederum eine vielfältige Zelllinie, zu der Knorpel und Knochen, Muskeln und Neuronen gehören. „Diese Zellpopulation, die Neuralleiste, gibt es nur bei Wirbeltieren“, erklärt Jan Stundl, der am Projekt Heart2019 beteiligt ist und derzeit am California Institute of Technology(öffnet in neuem Fenster) in den USA arbeitet. „Wir sind deshalb eine erfolgreiche Spezies, weil wir über eine Neuralleiste verfügen – sie ist zum Beispiel der Grund, warum wir Zähne besitzen. Die Neuralleiste ist an nahezu jedem einzelnen Teil unseres Körpers beteiligt.“
Erforschung der kardialen Neuralleiste
Im Projekt Heart2019, das von der Südböhmischen Universität in Budweis(öffnet in neuem Fenster) in Tschechien koordiniert und im Rahmen der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen(öffnet in neuem Fenster) unterstützt wurde, stand eine bestimmte Subpopulation der Neuralleiste, die kardiale Neuralleiste, im Mittelpunkt. Während der frühen Entwicklung wandern diese Zellen zum Herzen und übernehmen eine entscheidende Rolle bei der Bildung des Herzmuskels. Das Projektteam baute auf bahnbrechenden Forschungsergebnissen auf, die darauf hinwiesen, dass kardiale Neuralleistenzellen für die Herzregeneration verantwortlich sein könnten. „Anhand des Zebrafischs, einem in der Entwicklungsbiologie häufig eingesetzten Modellorganismus, fand das Team am Bronner-Labor(öffnet in neuem Fenster) heraus, dass kardiale Neuralleistenzellen tatsächlich zur Regeneration beitragen“, sagt Stundl. „Neuralleistenzellen werden reaktiviert und fördern die Herzmuskelbildung.“
Für die Herzregeneration verantwortliche Zellen
Die im Rahmen des Projekts Heart2019 aufgeworfene Frage lautete, ob dieses Regenerationsphänomen nur bei Zebrafischen oder auch bei anderen Wirbeltieren auftritt. Um diese Frage zu beantworten, wurden drei weitere Wirbeltierarten untersucht. Dabei handelte es sich um den Stör, eine den Vorfahren der Fische aus der Zeit vor Jahrmillionen ähnelnde Art, und das Meerneunauge, einen kieferlosen Fisch, der im Vergleich zu Wirbeltieren mit Kiefern als eher primitiv gilt. Zu guter Letzt wurden auch Salamander untersucht. Diese Amphibien können Gliedmaßen und andere Körperteile nachwachsen lassen, wenn sie abgetrennt werden. Das Projektteam konzentrierte sich auf subadulte Populationen dieser Arten und sammelte Herzgewebeproben, die in verschiedenen Entwicklungsstadien gewonnen wurden. Die Daten dieser drei einzigartigen Wirbeltiere wurden dann miteinander kombiniert, um zu ermitteln, ob es ein gemeinsames Regenerationsmuster gibt. „Wir haben herausgefunden, dass die Neuralleiste definitiv in den Regenerationsprozess des Störherzens involviert ist“, fügt Stundl hinzu. „Aber wirklich interessant war, dass wir tatsächlich die Zelltypen ermitteln konnten, die aus der Neuralleiste stammen und für die Herzregeneration wichtig sind.“ Stundl erklärt, dass unsere peripheren Nerven in der Regel mit sogenannten Schwann-Zellen ausgekleidet sind. Diese Zellen stammen von der Neuralleistenlinie ab. Es sind genau diese Zellen, die reaktiviert werden und sich differenzieren, sodass sie die Geweberegeneration fördern. Das Team fand heraus, dass diese Zellen nicht nur für die Regeneration des Herzens, sondern auch anderer Gewebe verantwortlich sind.
Unser Wissen über die Evolution vertiefen
Eine wichtige bei der Projektarbeit gewonnene Erkenntnis lautet, dass bestimmte Prozesse bei verschiedenen Wirbeltiergruppen gleich ablaufen. Mit dieser Arbeit wird nicht nur aufgeklärt, wie die Geweberegeneration funktioniert, sondern auch unser Wissen über die Evolution erweitert. Stundl weist darauf hin, dass komplexe Organismen wie der Mensch die Fähigkeit zur Regeneration verlieren, weshalb die Erforschung weniger komplexer Wirbeltiere für unser Verständnis der Regenerationsfähigkeit so wichtig ist. „Das Schöne an der Grundlagenforschung ist, dass unerwartete Entdeckungen gelingen“, sagt er. „Im Moment sind wir noch nicht so weit, um diese Erkenntnisse in klinische Anwendungen umsetzen zu können, aber man kann nie wissen, wie es weitergehen wird.“
Schlüsselbegriffe
Heart2019, Zellen, Regeneration, therapeutisch, Neuralleiste, kardial, Herz
