Ein verlorener Finger wächst beim Menschen nicht wieder nach. Die Wunde wird geschlossen, der Körper bildet Narbengewebe und versucht vor allem, die Verletzung möglichst rasch zu stabilisieren. Doch Forscher aus den USA haben nun bei erwachsenen Mäusen gezeigt, dass sich dieser Ablauf zumindest teilweise verändern lässt: Aus einer Amputationswunde, die normalerweise einfach vernarbt, wurde durch gezielte biologische Signale ein Prozess, bei dem verlorenes biologisches Material wieder aufgebaut wurde.
Die Regenerationsmedizin verzeichnet in letzter Zeit einige Fortschritte. Zuerst verkündeten japanische Forscher, dass man nun auf dem besten Weg dahin sei, verlorene Zähne wieder nachwachsen zu lassen – und nun könnte dies vielleicht auch irgendwann einmal auf verlorene Gliedmaßen zutreffen. Die entsprechende Studie dazu stammt von einem Team um den Regenerationsforscher Ken Muneoka von der Texas A&M University und wurde unter dem Titel „Digit regeneration in mice is stimulated by sequential treatment with FGF2 and BMP2“ im Fachjournal Nature Communications veröffentlicht. Von einem Wundermittel, mit dem Menschen bald neue Arme oder Beine wachsen lassen können, ist die Forschung freilich noch weit entfernt. Dennoch wirft das Experiment eine faszinierende Frage auf: Hat der Körper die Fähigkeit zur Regeneration wirklich verloren – oder fehlt ihm bei schweren Verletzungen lediglich der richtige Anstoß?
Warum Salamander können, was Menschen nicht können
Wenn man verstehen möchte, weshalb diese Untersuchung so interessant ist, muss man zunächst auf Tiere wie den Axolotl schauen. Der mexikanische Salamander hat Fähigkeiten, die aus Sicht der Medizin fast unwirklich erscheinen. Verliert er ein Bein, bildet sich nicht bloß eine Narbe. Stattdessen entsteht an der Wunde eine Ansammlung regenerationsfähiger Zellen, ein sogenanntes Blastem. Aus diesem Blastem können dann wieder Knochen, Muskeln, Haut, Blutgefäße, Nerven und Gelenke entstehen. Der Salamander repariert die Verletzung nicht nur – er baut das Verlorene praktisch neu.
Bei Säugetieren läuft derselbe Vorgang normalerweise völlig anders ab. Unser Körper setzt auf Geschwindigkeit: Wunde schließen, Blutung stoppen, Infektionen vermeiden, Gewebe stabilisieren. Das rettet Leben, hinterlässt aber häufig Narben und dauerhaft verlorene Funktionen. Gerade dieses Prinzip wollten die Forscher durchbrechen. Denn auch bei Mäusen gibt es Unterschiede: Während die äußerste Spitze eines Nagelglieds unter bestimmten Bedingungen noch begrenzt nachwachsen kann, endet eine weiter oben liegende Amputation normalerweise mit Fibrose – also mit Narbenbildung. Hier setzten die Wissenschaftler an.
Eine Mauszehe statt einer Narbe
Die Wissenschaftler amputierten erwachsenen Mäusen einen Teil einer Zehe und ließen die Wunde zunächst heilen. Erst nachdem sich die Haut geschlossen hatte, griffen sie ein. In diesem Moment stand das Gewebe gewissermaßen an einer Weggabelung: Entweder es würde endgültig vernarben – oder es ließe sich möglicherweise noch in eine andere Richtung lenken. Zunächst brachten die Forscher einen winzigen Träger mit dem Wachstumsfaktor FGF2 in die Wunde ein. Dieses Protein sorgte nicht einfach dafür, dass ein Knochen wieder nachwuchs. Seine wichtigere Aufgabe bestand darin, die Zellen an der Verletzung aus dem üblichen Narbenmodus herauszuführen. Statt dichtes, funktionsarmes Ersatzgewebe zu bilden, entstand wie bei einem Axolotl eine blastemartige Struktur – eine Ansammlung von Zellen, die wieder auf Wachstum und Umbau eingestellt waren.
Einige Tage später folgte der zweite Schritt. Nun kam BMP2 zum Einsatz, ein Signalstoff, der in der Medizin bereits wegen seiner Bedeutung für die Knochenbildung bekannt ist. Aber BMP2 allein genügt nicht, um aus einer Amputationswunde einen neuen Finger zu machen. Erst weil FGF2 vorher die Wundzellen in einen regenerationsfähigen Zustand versetzt hatte, konnte BMP2 ihnen offenbar eine neue Aufgabe geben: verloren gegangene Strukturen wieder aufzubauen. Die Reihenfolge war entscheidend. Beide Stoffe gleichzeitig einzusetzen, brachte nicht denselben Erfolg. Denn erst musste der Körper davon abgehalten werden, die Verletzung zu vernarben, bevor er den Impuls erhielt, mit dem Wiederaufbau des verlorenen Materials zu beginnen.
Der Körper kennt den Bauplan offenbar noch
Nach der Behandlung bildeten sich bei den Mäusen Teile des amputierten Zehenabschnitts erneut aus. Die Forscher beobachteten dabei die Regeneration eines distalen Knochenstücks und fanden zudem Hinweise auf die Bildung einer Wachstumszone, wie sie auch während der embryonalen Entwicklung von Knochen vorkommt. Parallel entstand ein Gelenkkomplex, zu dem auch Strukturen aus Sehnen, Bändern und ein kleiner, sesambeinähnlicher Knochen gehörten.
Das bedeutet nicht, dass aus einer Mauszehe plötzlich ein perfekter neuer Finger entstand. Die neu gebildeten Teile waren nicht vollständig und nicht identisch mit dem ursprünglichen Gewebe. Die Studie spricht ausdrücklich von einer unvollkommenen Regeneration. Doch gerade das macht den Befund wissenschaftlich so interessant. Die Forscher sehen darin Hinweise darauf, dass regenerative Fähigkeiten bei Säugetieren nicht völlig verschwunden sind. Offenbar gibt es im verletzten Gewebe weiterhin Zellen, die grundsätzlich auf Wiederaufbau reagieren können. Im normalen Heilungsprozess erhalten sie aber nicht die nötigen Signale. Stattdessen dominiert die Vernarbung.
Anders gesagt: Der Bauplan für komplexere Reparaturleistungen könnte noch vorhanden sein. Er liegt womöglich nur still, während der Körper bei schweren Verletzungen auf das schnellere und robustere Notprogramm zurückgreift. Das ist auch deshalb spannend, weil jeder Mensch einmal genau diese Fähigkeit besessen hat. Im Mutterleib entstehen Hände, Füße, Knochen, Gelenke und Muskeln aus wenigen Zellen. Der Embryo weiß dank der genetischen Programmierung gewissermaßen, wo ein Finger hingehört, wie lang er werden soll und welche Gewebe dafür nötig sind. Nach der Geburt wird dieses Entwicklungsprogramm jedoch nicht einfach dauerhaft weitergeführt. Bei einer Verletzung wird kein vollständiger Fingerbauplan mehr aktiviert. Die neue Studie deutet nun darauf hin, dass einzelne Teile solcher Programme unter bestimmten Umständen wieder angeschaltet werden könnten.
Die Wissenschaftler fanden Hinweise darauf, dass Wundzellen nach der FGF2-Behandlung ihre räumliche Identität verändern. Zellen, die ursprünglich zu einem weiter oben gelegenen Zehenabschnitt gehörten, verhielten sich zunehmend so, als müssten sie einen weiter außen liegenden Teil der Zehe bilden. Eben dieses Umdenken der Zellen ist ein zentraler Bestandteil echter Regeneration. Es geht also nicht bloß darum, neues Knochenmaterial an die Wunde zu kleben. Der Körper muss wissen, was fehlt, wo dieses Teil hingehört und welche Form es haben soll. Das ist der Unterschied zwischen einfachem Reparaturgewebe und einem echten Wiederaufbau.
Keine neuen Arme aus der Spritze
Doch die Möglichkeit, dass Unfallopfer bald auf eine Prothese verzichten und sich einen neuen Arm wachsen lassen können, ist noch ferne Zukunftsmusik. Zwischen einer Mauszehe und einem menschlichen Arm liegen biologische Welten. Ein Arm besteht nicht nur aus Knochen. Er braucht Muskeln, Sehnen, Nervenbahnen, Blutgefäße, Haut, Gelenkflächen und eine hochkomplexe Verbindung zum Rückenmark und Gehirn. All diese Strukturen müssten in der richtigen Reihenfolge, an der richtigen Stelle und in funktionierender Abstimmung neu entstehen. Selbst wenn der grundsätzliche regenerative Mechanismus eines Tages beim Menschen aktiviert werden könnte, wäre der Weg bis zur vollständigen Neubildung einer Gliedmaße enorm lang.
Auch die Behandlung selbst ist bislang weit von einer klinischen Anwendung entfernt. Die Proteine wurden direkt an einer kleinen Wunde im kontrollierten Mausmodell eingesetzt. Bevor man überhaupt an Versuche beim Menschen denken kann, müsste geklärt werden, wie sicher eine solche Aktivierung von Wachstumsprozessen ist. Schließlich will niemand an einer Verletzung unkontrolliertes Gewebewachstum, Fehlbildungen oder womöglich Krebsrisiken auslösen.
Der realistische Durchbruch könnte kleiner beginnen
Trotzdem wäre es falsch, die Studie als bloßes Kuriosum abzutun. Der erste medizinische Nutzen muss nicht darin bestehen, ganze Körperteile nachwachsen zu lassen. Schon deutlich bescheidenere Fortschritte könnten Millionen Menschen helfen. Denkbar wären etwa Wunden, die weniger stark vernarben. Knochenbrüche, die besser und funktioneller verheilen. Schwere Handverletzungen, bei denen mehr Gewebe erhalten oder wiederhergestellt werden kann. Auch für Menschen mit schlecht heilenden Wunden – etwa nach Unfällen, Verbrennungen oder bei bestimmten Stoffwechselerkrankungen – könnte eine Medizin, die Heilung stärker in Richtung Regeneration lenkt, eines Tages ein gewaltiger Fortschritt sein.
Bis dahin dürften noch viele Jahre, weitere Tierversuche und umfangreiche klinische Prüfungen vergehen. Aber die grundlegende Erkenntnis bleibt: Eine Säugetierwunde muss nicht zwangsläufig immer nur in einer Narbe enden. Unter den richtigen Bedingungen kann der Körper offenbar mehr, als man ihm bislang zugetraut hat. Vielleicht ist der Mensch also kein Salamander. Noch nicht. Doch die neue Studie zeigt, dass zwischen der schnellen Notlösung namens Narbe und echter Regeneration möglicherweise kein unüberwindbarer Abgrund liegt. Auch wenn sich die Evolution in unserer langen Reihe an Vorfahren für diesen Weg entschieden hat, scheinen unsere Gene diese Fähigkeit noch nicht ganz verloren zu haben.
Der Mensch als Salamander? Forscher entdecken Regenerationspotenzial in Säugetieren