Wissenschaftler der Tufts University haben amputierte Beine von Afrikanischen Krallenfröschen (Xenopus laevis) erfolgreich nachwachsen lassen. Mithilfe eines speziellen Medikamentencocktails, der in einer Silikonabdeckung freigesetzt wurde, regenerierten die Frösche innerhalb von 18 Monaten nach nur 24-stündiger Behandlung funktionale Ersatzgliedmaßen.
Diese Frösche ähneln uns Menschen darin, dass sie verlorene Gliedmaßen nicht natürlich regenerieren können. Der Erfolg der Studie nährt die Hoffnung, dass ähnliche Ansätze künftig auch beim Menschen möglich sein könnten – trotz der großen biologischen Unterschiede.
„Es ist aufregend zu sehen, dass die von uns ausgewählten Medikamente zu einem fast vollständigen Glied geführt haben“, erklärt Erstautorin Nirosha Murugan, Doktorandin an der Tufts University in Massachusetts, in einer Erklärung. „Die kurze Exposition gegenüber den Medikamenten, die einen monatelangen Prozess einleitete, deutet auf ruhende regenerative Fähigkeiten bei Fröschen und möglicherweise anderen Tieren hin.“
Viele Tiere besitzen angeborene Regenerationsfähigkeiten: Menschliche Körper schließen Wunden und regenerieren Teile der Leber mithilfe von Stammzellen. Salamander können sogar ganze Gliedmaßen und fehlende Teile nachwachsen lassen. Bei komplexen Strukturen wie Armen oder Beinen scheitern jedoch Menschen und adulte Frösche – oft durch Narbenbildung.
Nach Amputation schützt Narbengewebe vor Blutverlust und Infektionen, verhindert aber Regeneration. Während Prothesen eine Lösung bieten, zielt diese Forschung auf natürliche Wiederherstellung ab.
Das Team setzte die Beine chirurgisch ab und versah die Wunde mit einer „BioDome“-Silikonkappe. Diese gab einen Cocktail aus fünf Medikamenten frei, einschließlich Wachstumshormonen für Nerven- und Muskelwachstum. Ein Wirkstoff blockierte die Kollagen-Produktion, um Narbenbildung zu verhindern.
„Die BioDome-Kappe schafft in den ersten 24 Stunden eine amniotikaähnliche Umgebung, die – kombiniert mit den Medikamenten – narbenfreie Regeneration ermöglicht“, so Co-Autor David Kaplan, Professor für Ingenieurwissenschaften an der Tufts University, in der Erklärung.
Die Behandlung aktivierte embryonale Signalwege, wie sie in der Schwangerschaft wirken. Die neuen Beine wiesen eine ähnliche Knochenstruktur auf (bis auf fehlende Zehenknochen) und ermöglichten normales Schwimmen.
Die Ergebnisse erschienen am 26. Januar in der renommierten Fachzeitschrift Science Advances.