Neue Forschungen an verschiedenen regenerierenden Tieren haben gezeigt, dass es verschiedene Stammzellstrategien für die Regeneration von Körperteilen gibt, die aus mehreren Geweben aufgebaut sind, wie z.B. Muskeln, Nerven und Haut. Wenn wir die Prinzipien und Moleküle verstehen, die diese Tiere zur Regeneration von adulten Geweben verwenden, können diese Erkenntnisse dann auch auf die Regeneration oder das Engineering von menschlichem Gewebe angewendet werden?
Die Forschungsgruppe des Wissenschaftlers Peter Reddien in den USA hat kürzlich eine seit langem bestehende Frage bei der Regeneration von Planarien (Plattwürmern) gelöst – kann eine einzige Stammzelle ein ganzes Tier regenerieren? Die Antwort lautet: Ja, das kann sie. Dies zeigt, dass erwachsene Planarien pluripotente Stammzellen haben – Zellen, die ALLE Zelltypen des Tierkörpers bilden können. Wie diese pluripotenten Zellen im Körper des Plattwurms kontrolliert werden, damit sie keine Tumore bilden, ist eine wichtige Frage, die mehrere Forschergruppen nun untersuchen.
Aber nicht alle Tiere nutzen pluripotente Zellen zur Regeneration. Die Stammzellen, die einen Froschschwanz und eine Salamander-Gliedmaße regenerieren, haben ganz andere Eigenschaften als eine Planarien-Stammzelle. Bei diesen Tieren hat jedes Gewebe – wie z.B. Muskel, Nerv oder Haut – seinen eigenen Satz von Stammzellen, die nur die verschiedenen Zelltypen in diesem speziellen Gewebe bilden. Mit anderen Worten: Eine Muskelstammzelle kann keine Haut bilden und Hautstammzellen können keine Muskeln bilden. Diese multipotenten gewebespezifischen Stammzellen sind wahrscheinlich den Stammzellen in unserem eigenen Körper sehr ähnlich, die Gewebe wie unsere Haut oder Muskeln erneuern oder reparieren. Warum können solche Stammzellen bei einem Salamander eine ganze Gliedmaße regenerieren, in unserem eigenen Körper aber nur Schäden an einem einzigen Gewebetyp reparieren? Auch an dieser Frage arbeiten Wissenschaftler jetzt.
Neben der Verwendung von Stammzellen kann die Regeneration auch dadurch funktionieren, dass differenzierte Zellen, die sich nicht mehr geteilt haben, „zurückkehren“, um sich zu teilen und zu vermehren und so das verlorene Gewebe zu ersetzen. Dies wurde kürzlich bei der Herzregeneration in Zebrafischen gezeigt, wo sich eine Herzmuskelzelle, der Kardiomyozyt, teilt, um fehlendes Herzgewebe zu ersetzen. Dieses regenerative Phänomen wurde auch bei neugeborenen Mäuseherzen gefunden, geht aber schnell verloren, wenn die Mäuse heranwachsen. Weitere Forschung ist nötig, um zu verstehen, wie differenzierte Zellen dazu gebracht werden können, sich zu teilen und neues Herzgewebe zu produzieren, und warum diese Fähigkeit beim Menschen verloren geht.