Thomas Pesquet, der aktuelle Star der französischen Forschung: „Wenn wir den Schlüssel zum Altern entschlüsseln und herausfinden könnten, wie man es rückgängig machen kann, wäre das super praktisch.“ 

Thema des Monats: Regeneration

Alle Lebewesen sind in unterschiedlichem Maße in der Lage, Schäden an ihrem Organismus zu reparieren. In der Biologie ist Regeneration, manchmal auch Regenerierung genannt, die Fähigkeit von lebenden Organismen, sich nach einer natürlichen oder zufälligen Zerstörung eines Teils von ihnen wieder aufzubauen.  

Stammzellen: der Schlüssel zur Regeneration?

Die Regeneration kann Zellen, Organe oder Funktionsteile von bestimmten Lebewesen betreffen. Die Fähigkeit zur Regeneration wird hauptsächlich von Körperzellen getragen, die sich umprogrammieren, um das beschädigte Gewebe oder Organ zu ersetzen. Einige dieser so genannten „Stammzellen“ werden entweder vom Knochenmark gebildet und können im Körper zirkulieren, oder von den Geweben selbst.

Regeneration beim Menschen

Der menschliche Körper ist permanent dem Zelltod und der Regeneration unterworfen. Allerdings ist diese Regeneration je nach Organ- und Zelltyp keineswegs gleich. 

Manche Zellen werden in kürzester Zeit komplett durch neue ersetzt. Die Zellen des Darms und des Magens werden zum Beispiel nur wenige Tage lang genutzt, bevor sie vom Organismus entsorgt werden. Die Haut wird in wenigen Wochen durch äußere Aggressionen komplett erneuert. Manche Zellen leben sogar nur wenige Stunden, wie die weißen Blutkörperchen.
Andererseits werden manche Zellen nur langsam erneuert. Es dauert zum Beispiel etwa zehn Jahre, bis sich Knochen vollständig regeneriert haben. Die Herzmuskulatur regeneriert sich nach dem 20. Lebensjahr nur noch um 1% pro Jahr. 

Aber unser Körper enthält auch Zellen, die sich nie regenerieren! Dies ist der Fall bei Eizellen oder bestimmten Neuronen in der Großhirnrinde.
Wir dürfen Regeneration und Heilung nicht verwechseln, auch wenn sie zusammen beobachtet werden können, sind es zwei sehr unterschiedliche Phänomene. Die Heilung ist nur eine teilweise Reparatur der Zellen, ermöglicht aber keine identische Reproduktion.

Wir können zwar kein Bein oder einen Arm nachwachsen lassen, aber manche Tiere können ganze Körperteile regenerieren!

Regeneration bei Lebewesen

Die Regenerationsfähigkeit einiger Pflanzen, insbesondere von Bäumen, ist bemerkenswert. Aber die genetische und physiologische Funktionsweise ist so anders als bei Tieren und damit auch beim Menschen, dass eine Anwendung gegen die menschliche Seneszenz weder kurz- noch mittelfristig denkbar erscheint.

Der Aszidian, ein kurioses kleines wirbelloses Meerestier in Form eines Weinbechers, hat die Fähigkeit, sein Gewebe nach schweren Verletzungen sehr schnell zu erneuern. Andere wirbellose Tiere, wie Plattwürmer und Planarien, können ihre Köpfe aus Schwanzfragmenten regenerieren und umgekehrt. Diese wirbellosen Tiere sind nicht die einzigen mit solchen Regenerationsfähigkeiten.

Wirbeltiere sind auch Experten in Sachen Regeneration. Der Axolotl, eine kleine Amphibie, kann Gliedmaßen, Organe und sogar Teile seines Gehirns nachwachsen lassen. Der Zebrafisch regeneriert sein Herzgewebe, ohne Stammzellen zu benötigen. Salamander regenerieren im Laufe ihres Lebens ihre Gliedmaßen, ihr Herz, ihren Schwanz, ihre Augen, ihre Nieren, ihr Gehirn und ihr Rückenmark. 

Wie schaffen es diese Tiere mit regenerativen Fähigkeiten, solch komplexe Strukturen nachwachsen zu lassen?

Verstehen des Regenerationsprozesses

Nach einer Amputation reichern sich Stammzellen an der Verletzungsstelle in einer Struktur an, die Blastema genannt wird. Ein Großteil der aktuellen Forschung konzentriert sich darauf, wie Signale von der Verletzungsstelle den Stammzellen sagen, dass sie das Blastem bilden und sich zu teilen beginnen, um die fehlende Struktur wieder aufzubauen. 

Doch was passiert auf der Ebene der Stammzellen selbst? Verwenden die Tiere einen einzigen Typ von Blastem-Stammzellen, die sich in mehrere Gewebe differenzieren können? Oder produzieren verschiedene Gruppen von Stammzellen die unterschiedlichen Gewebe, die zur Bildung des neuen Organs benötigt werden?

Jüngste Forschungen an Tieren mit regenerativen Fähigkeiten haben gezeigt, dass Stammzellen eine Vielzahl von Strategien anwenden, um fehlende Körperteile aus verschiedenen Geweben, wie Muskeln, Nerven und Haut, wiederherzustellen. 

In dieser Studie aus dem Jahr 2014 durchkämmten die Wissenschaftler die 23.000 Gene von Anolis carolinensis, einer etwa 20 Zentimeter langen Eidechse. Seine vollständige genetische Sequenzierung war bereits 2011 durchgeführt worden. Doch dieses Mal scannten die Forscher der Studie alle Gene während der Schwanzregeneration, um die Verantwortlichen zu isolieren. Das Ergebnis: Mindestens 326 Gene werden bei dem Phänomen aktiviert, ein echtes „Rezept“ in der DNA der Eidechse.

Eine andere Gruppe wissenschaftlicher Forscher in den Vereinigten Staaten hat kürzlich das Geheimnis der Regeneration von Planarienwürmern gelöst. Sie entdeckten, dass erwachsene Individuen pluripotente Stammzellen besitzen, die alle Arten von Zellen im Körper des Tieres bilden können. 

Zusätzlich zu den Stammzellen verwendet der Regenerationsprozess differenzierte Zellen, die ihre Teilung eingestellt haben und sich wieder zu vermehren beginnen“, um verlorenes Gewebe zu ersetzen. Dieses Phänomen ist beim Zebrafisch vorhanden, wo sich eine Herzmuskelzelle teilt, um das fehlende Gewebe zu ersetzen. Dieser Regenerationsprozess wurde auch in den Herzen von Babymäusen nachgewiesen, verschwindet aber schnell, wenn das Tier wächst.

Zukünftige Forschung und Herausforderungen: Verjüngung des Menschen durch Regeneration ermöglichen

Der Mensch kann als Erwachsener bestimmte Organe wie die Leber oder die Haut regenerieren. Leider haben viele andere menschliche Gewebe diese Fähigkeit nicht. Eines der Ziele der regenerativen Medizin ist es, Wege zu finden, die Geweberegeneration zu stimulieren oder Ersatzgewebe herzustellen. Eines Tages könnte dies einer der Wege sein, den Menschen vom Altern zu „heilen„.

Im Dezember 2018 wies der Wissenschaftler Michael Levin von der Tufts University nach, dass die Veränderung des elektrischen Musters zwischen den Zellen des Planarienwurms zu einer Aktivierung von Zellen führt, die dem Körper seine Form mitteilen und die Regeneration steuern.

Wie kann man das Wachstum auf das Nützliche beschränken (Krebswucherungen vermeiden)? Wie kann man diese Mechanismen „starten“, „reaktivieren„, um die Regeneration von nicht zerstörten, aber seneszenten Organen zu ermöglichen? Diese Forschung erfordert ein besseres Verständnis der genetischen und molekularen Mechanismen der Regeneration. 

Fortschritte bei der Verwendung von Stammzellen, Gentherapie und das Wissen um die genetischen Mechanismen der Regeneration eröffnen erhebliche Perspektiven. Dies könnte einer der Wege sein, die von den USA im Rahmen der unten angekündigten Initiative erforscht werden.

Die gute Nachricht des Monats: US-Präsident Joe Biden kündigt in seiner ersten Rede vor dem US-Kongress eine fortschrittliche Gesundheitsbehörde an

„Das Verteidigungsministerium hat eine Agentur namens DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), deren Aufgabe es ist, Fortschritte zu entwickeln, um unsere nationale Sicherheit zu stärken. Diese Agentur war die Geburtsstunde des Internets, des GPS und vieler anderer Dinge. Die National Institutes of Health (NIH) sollten eine ähnliche Einrichtung für fortgeschrittene Gesundheitsforschungsprojekte schaffen. Um Durchbrüche zu entwickeln – zur Vorbeugung, Erkennung und Behandlung von Krankheiten wie Alzheimer, Diabetes und Krebs.

Dies ist für viele von uns ein persönliches Thema. Ich kann mir keine lohnendere Investition vorstellen. Und ich kann mir nichts vorstellen, was überparteilicher ist. Lassen Sie uns den Krebs, wie wir ihn kennen, beenden. Es liegt in unserer Macht.“ (Quelle, Übersetzung)

Die Agentur DARPA ist auf „disruptive“ Technologien spezialisiert. Die neue Agentur könnte also schnell „disruptive“ Forschung im Bereich Gesundheit und Anti-Aging ins Visier nehmen.

Für weitere Informationen:

• Siehe insbesondere : heales.org, sens.org, longevityalliance.org und longecity.org.
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