Außergewöhnlicher Durchbruch: Wissenschaftler erschaffen lebende Maus mithilfe eines alten Gens, das älter ist als das Leben von Tieren

Einem internationalen Forscherteam ist gerade ein unglaublicher Durchbruch gelungen: die Schaffung einer Maus unter Verwendung alter genetischer Komponenten, die vor der Zeit der Tiere entstanden sind. Genauer gesagt haben die Forscher Stammzellen geschaffen, die sich zu einer lebenden, atmenden Maus entwickeln können. Die Stammzellen wurden aus einem einzelligen Organismus eines gemeinsamen Vorfahrens geschaffen, der vor der Zeit der Tiere existierte. Diese bemerkenswerte Leistung wirft Licht auf die evolutionären Ursprünge der Stammzellmaschinerie und eröffnet neue Wege für die regenerative Medizin und Entwicklungsbiologie.

Nutzung alter genetischer Werkzeuge

Forschern der Queen Mary University of London ist es gelungen, alte Gene in Mäusezellen zu integrieren. Damit konnte nachgewiesen werden, dass diese ursprünglichen genetischen Elemente in modernen Tiersystemen funktionieren können. Durch die Einführung eines Gens aus Einzellern in Mäusezellen konnten sie Stammzellen erzeugen, die zur Entwicklung einer lebenden Maus beitragen können.

Die Erschaffung chimärer Mäuse

Das Team um Dr. Alex de Mendoza von der Queen Mary University of London injizierte in Zusammenarbeit mit Forschern der University of Hong Kong im Labor erzeugte Stammzellen aus Genen von Choanoflagellaten, einem einzelligen Organismus, der mit Tieren verwandt ist. Die Stammzellen wurden dann in sich entwickelnde Mäuseembryonen injiziert, was zur Entstehung von chimären Mäusen führte, die Merkmale sowohl des Spenderembryos als auch der eingeführten Stammzellen aufwiesen. Insbesondere zeigten diese Mäuse schwarze Fellflecken und dunkle Augen, was die aktive Rolle der alten Gene bei der normalen Entwicklung bestätigt.

Evolutionäre Einblicke in die Stammzellmaschinerie

Choanoflagellaten sind die nächsten lebenden Verwandten von Tieren, die Schlüsselproteine, insbesondere Sox- und POU-Proteine, besitzen und sich zu jedem Zelltyp innerhalb von Säugetieren entwickeln können. Diese Proteine, die DNA binden und die Genexpression regulieren, wurden von einzelligen Vorfahren für Funktionen genutzt, die später für die Entwicklung von Tieren von wesentlicher Bedeutung wurden. Die einzigartige Entdeckung stellt nun die herkömmliche Annahme in Frage, dass die Evolution solcher Gene ausschließlich Tieren vorbehalten war. Die Forschung zeigt, wie frühe Versionen dieser Proteine ​​während der Evolution übernommen wurden, um die komplexen Prozesse des mehrzelligen Lebens zu erleichtern.

Implikationen für die Regenerative Medizin

Ein ähnliches Konzept wurde erstmals vom Nobelpreisträger des Jahres 2012, Shinya Yamanaka, vorgestellt, der die Möglichkeit demonstrierte, Stammzellen aus „differenzierten“ Zellen zu gewinnen, indem man einfach vier Faktoren exprimiert, darunter ein Sox- (Sox2) und ein POU-Gen (Oct4). Das Verständnis der alten Ursprünge der Stammzellmaschinerie bietet wertvolle Erkenntnisse für die regenerative Medizin. Wissenschaftler können effektivere Stammzelltherapien entwickeln und Techniken der Gewebezüchtung verbessern, indem sie entschlüsseln, wie diese Urgene zur Entwicklung beitragen. Dieses Wissen kann zu innovativen Behandlungen für verschiedene Krankheiten und Verletzungen führen.

Fortschritte in der Entwicklungsbiologie

Die Schaffung von Mäusen mithilfe alter genetischer Werkzeuge bietet ein einzigartiges Modell für die Erforschung von Entwicklungsprozessen. Forscher können nun untersuchen, wie alte Gene die Zelldifferenzierung und Organbildung beeinflussen, was unser Verständnis der Entwicklungsbiologie und der evolutionären Übergänge von einzelligen zu mehrzelligen Organismen erweitert.

Zukünftige Forschungsrichtungen

Aufbauend auf dieser Pionierarbeit werden künftige Forschungen darauf abzielen, andere alte Gene zu identifizieren, die in modernen Tiersystemen funktionieren können. Die Untersuchung der Rolle dieser Gene in verschiedenen Entwicklungsstadien und Geweben könnte neue Mechanismen der Evolution und Entwicklung aufdecken und die Kluft zwischen alten Lebensformen und der modernen Biologie weiter überbrücken.

Die erfolgreiche Integration alter genetischer Werkzeuge in eine lebende Maus stellt einen bedeutenden Meilenstein in der biologischen Forschung dar. Diese Leistung vertieft unser Verständnis der Evolutionsbiologie und verspricht Fortschritte in der medizinischen Wissenschaft durch verbesserte regenerative Therapien und Entwicklungsstudien.