Einem Frosch ist ein verlorenes Bein nachgewachsen, nachdem er mit einem Medikamentencocktail behandelt wurde – ein bedeutender Fortschritt für die regenerative Medizin.
Der afrikanische Krallenfrosch, der von Natur aus nicht in der Lage ist, seine Gliedmaßen zu regenerieren, wurde nur 24 Stunden lang mit den Medikamenten behandelt, was zu einem 18-monatigen Zeitraum des Nachwachsens eines funktionsfähigen Beins führte. Die Demonstration wirft die Aussicht auf, dass Medikamente in Zukunft verwendet werden könnten, um ähnliche ungenutzte Regenerationsfähigkeiten bei menschlichen Patienten einzuschalten, um Gewebe oder Organe wiederherzustellen, die durch Krankheit oder Verletzung verloren gegangen sind.
„Es ist aufregend zu sehen, dass die von uns ausgewählten Medikamente dazu beigetragen haben, ein fast vollständiges Glied zu schaffen“, sagte Nirosha Murugan von der Tufts University in Massachusetts und Erstautorin der Veröffentlichung. „Die Tatsache, dass es nur einer kurzen Exposition gegenüber den Medikamenten bedurfte, um einen monatelangen Regenerationsprozess in Gang zu setzen, legt nahe, dass Frösche und vielleicht auch andere Tiere ruhende regenerative Fähigkeiten haben, die in Aktion gebracht werden können.“
Viele Lebewesen sind in der Lage, zumindest einige Gliedmaßen vollständig zu regenerieren, darunter Salamander, Seesterne, Krabben und Eidechsen. Plattwürmer können sogar in Stücke gehackt werden, wobei jedes Stück einen ganzen Organismus rekonstruiert.
Menschen haben einige Regenerationsfähigkeiten – die Leber kann nach der Halbierung zu voller Größe nachwachsen und Kindern können die Fingerspitzen nachwachsen. Der Verlust eines großen, komplexen Gliedes kann jedoch durch keinen natürlichen Prozess bei Säugetieren wiederhergestellt werden. Die schnelle Bildung von Narbengewebe schützt uns vor Blutverlust und Infektionen, verhindert aber auch ein Nachwachsen.
In der neuesten Forschung, veröffentlicht in der Zeitschrift Wissenschaftliche Fortschritte, amputierten die Wissenschaftler das Hinterbein eines Frosches und schlossen die Wunde in eine Silikonkappe ein, die einen Cocktail aus fünf Medikamenten enthielt. Die Medikamente hatten jeweils einen anderen Zweck, einschließlich der Verringerung von Entzündungen und der Produktion von Kollagen, um das Wachstum von Narbengewebe zu stoppen. Die Medikamente zielten auch darauf ab, das Wachstum neuer Nervenfasern, Blutgefäße und Muskeln zu fördern.
Das Experiment wurde an Dutzenden von Fröschen wiederholt und bei vielen der Behandelten kam es zu einem dramatischen Nachwachsen des Gewebes, wobei viele ein fast voll funktionsfähiges Bein wiederherstellten, einschließlich Knochengewebe und sogar zehenähnlicher Strukturen am Ende des Gliedes.
Das nachgewachsene Glied bewegte sich, reagierte auf Berührungen und die Frösche konnten es zum Schwimmen nutzen.
In den ersten Tagen der Behandlung beobachteten Wissenschaftler die Aktivierung molekularer Wege, die normalerweise verwendet werden, um Gliedmaßen im sich entwickelnden Embryo zu kartieren. Sie glauben, dass erwachsene Menschen immer noch die Informationen behalten, die zum Aufbau von Körperstrukturen benötigt werden, und dass es theoretisch möglich sein sollte, diese ruhende Fähigkeit zu nutzen.
„Abdecken der offenen Wunde mit einer flüssigen Umgebung unter der [silicone cap], mit dem richtigen Medikamentencocktail, könnte die notwendigen ersten Signale liefern, um den Regenerationsprozess in Gang zu setzen“, sagte Michael Levin, Vannevar Bush-Professor für Biologie und Direktor des Allen Discovery Center in Tufts. Das Team plant nun, die Technik an Säugetieren zu testen.
Bob Lanza, Leiter von Astellas Global Regenerative Medicine, der nicht an der Forschung beteiligt war, beschrieb den Fortschritt als „erstaunliche Leistung“.
„Die Studie hat äußerst spannende Auswirkungen auf die regenerative Medizin“, sagte Lanza. „Obwohl Frösche eine viel größere Regenerationsfähigkeit haben als Menschen, ist dies ein sehr wichtiger erster Schritt. Mit der richtigen Kombination von Medikamenten und Faktoren könnte ein ähnlicher Ansatz möglicherweise die Regeneration ankurbeln und verlorene Funktionen beim Menschen wiederherstellen.“
Michael Schneider, Professor für Kardiologie am Imperial College London, sagte, dass die Ergebnisse auch in anderen Bereichen der Regeneration Anwendung finden könnten, beispielsweise bei der Möglichkeit einer narbenlosen Heilung nach einem Herzinfarkt. „Die Ergebnisse sind für die regenerative Humanmedizin äußerst faszinierend, abgesehen von ihren Auswirkungen auf die Extremität“, sagte er. „Wie die Autoren anerkennen, wird ein entscheidender Schritt vor allen Tests am Menschen der Beweis sein, dass dieser Ansatz, möglicherweise mit weiteren Verfeinerungen, auch auf Säugetiere angewendet werden kann.“