Forscher werden immer besser darin, Gliedmaßen von Labortieren zu regenerieren. Sie könnten menschliche Körperteile in Ihrem Leben nachwachsen lassen.

• Wissenschaftler ließen amputierten Fröschen mit einem wachstumsstimulierenden Medikamentencocktail beinähnliche Gliedmaßen wachsen.
• Stammzelltransplantationen und umgeleitete Nerven haben zuvor das Nachwachsen von Gliedmaßen bei Labortieren induziert.
• Das Nachwachsen menschlicher Gliedmaßen ist eine viel größere Herausforderung, aber einige Forscher glauben, dass sie es noch erleben werden.

Wie Menschen können afrikanische Krallenfrösche fehlende Gliedmaßen nicht nachwachsen lassen – noch nicht. Wissenschaftler haben Frösche mit amputierten Beinen dazu gebracht, im Labor neue, beinähnliche Anhängsel zu züchten, und können möglicherweise Menschen helfen, Gliedmaßen in Ihrem Leben nachwachsen zu lassen.

Forscher der Tufts University trugen einen Cocktail aus fünf Medikamenten auf die Stümpfe auf, wo die Beine der Frösche amputiert worden waren. 24 Stunden lang ließen sie die Stümpfe in der Behandlung einweichen, die die Zellen anweisen sollte, sich zu vermehren.

Innerhalb von 18 Monaten waren den Fröschen durch ihre Amputationen beinähnliche Gliedmaßen gewachsen und sie benutzten sie zum Schwimmen. Obwohl ihre neuen Gliedmaßen keine Zehennägel oder Schwimmhäute zwischen den Zehen hatten, waren die Beine voll funktionsfähig, komplett mit neuer Haut, Gefäßen, Nerven und den meisten notwendigen Knochen.

Der Medikamentencocktail funktionierte, weil er Verbindungen verwendete, die Teil der normalen Entwicklung sind – wie Wachstumshormone, Entzündungshemmer und Kollagenhemmer, um Narbenbildung zu verhindern – sagte Tufts-Forscherin Nirosha Murugan gegenüber Insider. Sie führte das Neue lernendie am Donnerstag in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde.

Wissenschaftler sind Jahrzehnte davon entfernt, fehlende menschliche Gliedmaßen nachwachsen zu lassen, aber die 31-jährige Murugan glaubt, dass sie es noch erleben wird.

„Der Aspekt der biomedizinischen Technik macht diese neuen Fortschritte tatsächlich, um die Biologie irgendwie zu verstehen und zu reparieren. Und ich denke, dass die Integration dies zu unseren Lebzeiten ermöglichen wird“, sagte sie.

Andere sind weniger optimistisch, wenn es darum geht, das Nachwachsen eines menschlichen Gliedes zu erleben.

„Vorausgesetzt, ich lebe noch 45 Jahre, was mich 90 machen würde, glaube ich nicht, dass wir in der Lage sein werden, ein komplettes erwachsenes menschliches Glied zu regenerieren“, sagte Ashley Seifert, die ein Regenerationslabor an der University of Kentucky leitet, gegenüber Insider in einer Email.

Kelly Tseng, die die Regeneration leitet Forschung an der University of Nevada, lehnte es ab, Vorhersagen über das Nachwachsen menschlicher Gliedmaßen zu ihren Lebzeiten zu treffen.

„Regeneration wird seit über 300 Jahren untersucht. Es ist eines der ältesten Themen in der Biologie und es ist ein schwieriges Thema, es zu studieren“, sagte sie gegenüber Insider.

Wenn regenerative Therapien jemals beim Menschen funktionieren, könnten sie helfen, Organe nachwachsen zu lassen. Nachwachsende Gliedmaßen – auch wenn sie nicht genau wie die Originale sind – könnten Amputierten mit Phantomschmerzen helfen, einem Zustand, bei dem Nerven an der Amputationsstelle weiterhin Schmerzsignale an das Gehirn senden.

Nachwachsende Gliedmaßen von Säugetieren sind eine größere Herausforderung als Froschschenkel

Menschen wachsen bereits teilweise nach. Menschliche Lebern können nachwachsen, nachdem 90 % des Organs entfernt wurden. Kleine Kinder können ihre Fingerspitzen nachwachsen lassen. Die oberste Schicht unserer Haut regeneriert sich regelmäßig.

Im Allgemeinen bedecken Säugetiere ihre Wunden jedoch mit Narbengewebe, das den Körper daran hindert, beschädigtes oder verlorenes Gewebe zu reproduzieren.

Wissenschaftler verstehen nicht vollständig, was eine Wundheilung durch Narbenbildung im Gegensatz zu Regeneration bewirkt. Die Untersuchung dieser Prozesse ist laut Seifert entscheidend, um zu lernen, das Nachwachsen menschlicher Organe und Gliedmaßen zu induzieren. Darin macht er es sein eigenes Labor mit der stacheligen Maus, die ihre Ohren nachwachsen lässt, nachdem ein großes Loch in sie gestanzt wurde.

Stammzellen, Nerven und Medikamente haben dazu beigetragen, die Gliedmaßen von Labortieren nachwachsen zu lassen

Seifert nannte die neuen Froschschenkel einen „marginalen Erfolg“ und verwies auf die Arbeit des Zoologen Marcus Singer teilweise regenerierte Froschglieder in den 1950er Jahren durch Umleitung des Ischiasnervs. Im Jahr 2013 Forscher an der University of Minnesota produzierte Froschglieder mit zehenähnlichen Ziffernähnlich denen in Murugans Studie, durch Transplantation von Stammzellen an die Amputationsstelle.

Andere Labors untersuchen noch die Stammzelltherapie für nachwachsende Gliedmaßen. Wieder andere fügen Gene hinzu oder manipulieren das Genom der Zellen auf andere Weise, um das Wachstum zu fördern.

“Als Forscher haben wir unseren eigenen bevorzugten Ansatz oder, wissen Sie, was wir für eine bessere Methode halten”, sagte Tseng, der die Regenerationsfähigkeit von Stammzellen untersucht. „Aber es könnte mehrere Wege geben, um zum selben Ziel zu gelangen.“

Forschern der Tulane University ist es sogar gelungen, Mäuseglieder nachwachsen zu lassen. In einem Studie 2012, bedeckten sie Amputationswunden von Mäusen mit einem Pflaster, das ein Protein enthielt, das die Knochenentwicklung stimuliert. Den Mäusen wuchsen neue Knochen, aber wie Murugans Frösche bildeten ihre neuen Gliedmaßen keine Gelenke.

Murugans Team verwendete eine ähnliche Methode. Sie trugen ein Gel auf Seidenbasis mit einem wachstumsstimulierenden Medikament über eine Silikonkappe namens BioDome auf die Amputationsstelle auf.

Zwei von Murugans Kollegen, die an der Studie gearbeitet haben, Michael Levin und David Kaplan, waren Mitbegründer von a Begleitung um die BioDome-Technologie für die klinische Anwendung zu entwickeln, berichtete das Wall Street Journal.

Seifert und Tseng sagten beide, dass sie diesen Ansatz mögen – die Anwendung von Medikamenten, die das Wachstum bestehender Zellen anregen – weil es nicht darum geht, Gene zu manipulieren oder neue Stammzellen einzuführen. Diese Leichtigkeit könnte dieser Methode einen Vorteil für potenzielle medizinische Anwendungen verschaffen.

Murugans Team geht nun zu Mäusen über. Levin verwendete den BioDome bei Mäusen mit amputierten Fingern Vorund es hat die fehlenden Zehen nicht nachwachsen lassen – aber jetzt müssen sie einen neuen Drogencocktail anwenden.

Ähnlich wie bei Stammzellen müssen Forscher, die die Medikamenten-Cocktail-Methode verwenden, vermeiden, das Immunsystem des Patienten auszulösen, was versehentlich zu einer Narbenbildung führen könnte.

“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. “Diese und vergleichende Studien werden uns helfen zu verstehen, wie und warum die Regeneration in einigen Kontexten fehlschlägt und in anderen erfolgreich ist.”

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