Research
Unser Forschungsprogramm konzentriert sich auf drei Forschungsschwerpunkte: die Mechanismen, die der Plastizität des differenzierten Zustands zugrunde liegen, die Rolle und Regulation der Seneszenz während der Regeneration und die Rolle des Immunsystems in regenerativen Zusammenhängen.
I- Mechanismen, die der Plastizität des differenzierten Zustands zugrunde liegen
Man geht davon aus, dass die Fähigkeit des Gewebes erwachsener Salamander, sich in ihrem differenzierten Zustand zu verändern, um regenerative Vorläuferzellen zu erzeugen, im Mittelpunkt des Regenerationsprozesses steht. Allerdings ist das Verständnis der molekularen Mechanismen, die dahinter stehen, noch unzureichend. Wir haben gezeigt, dass die Regulation von p53 für diesen Prozess entscheidend ist (Yun et al., 2013), und dass bei der Dedifferenzierung des Salamander-Muskels auch die MAPK-Aktivierung beteiligt ist (Yun et al., 2014). Diese Studien haben Erkenntnisse geliefert, die bereits in Strategien zur Erzeugung regenerativer Vorläuferzellen in Säugetiersystemen angewandt wurden (Wang et al, 2015). Gegenwärtig erweitern wir die Untersuchung zellulärer und molekularer Faktoren, die an der Regulation dieses Prozesses beteiligt sind, indem wir sowohl In-vitro- als auch In-vivo-Ansätze mit funktionellen Experimenten und vergleichenden Analysen zwischen regenerativen und nicht-regenerativen Systemen kombinieren. Zusammen werden diese Studien den Übergang von Beobachtungsergebnissen zu einem mechanistischen Verständnis der Entstehung von Vorläuferzellen während des Regenerationsprogramms beschleunigen.
II- Rolle und Regulation der Seneszenz während der Regeneration
Seneszenz, wie die Apoptose, ist ein wichtiger Schutz vor Krebs, indem sie die Proliferation geschädigter Zellen verhindert. Anders als bei der Apoptose persistieren die seneszenten Zellen jedoch und haben verschiedene nachteilige Auswirkungen, die zu altersbedingten Krankheiten und regenerativem Rückgang führen. Wir haben kürzlich gezeigt, dass Salamander, Organismen mit hohem Regenerationspotenzial und fehlenden Alterungserscheinungen, über einen hocheffizienten makrophagenabhängigen Mechanismus verfügen, um seneszente Zellen zu reinigen (Yun el al, 2015; Davaapil et al, 2017). Paradoxerweise legen unsere Arbeiten jedoch auch nahe, dass seneszente Zellen während der Regeneration eine positive Rolle spielen könnten. Wir setzen derzeit modernste Techniken wie Transgenese, Live-Bildgebung und Einzelzellanalyse ein, um dies zu erreichen: (i) die spezifischen Mechanismen zu erforschen, durch die seneszente Zellen effizient gereinigt werden, und dabei sowohl grundlegende Erkenntnisse über natürliche Regenerationsprozesse als auch über potenzielle therapeutische Ziele zu gewinnen, (ii) zu verstehen, wie die zelluläre Seneszenz während der Regeneration zeitlich und räumlich reguliert wird, und (iii) zunächst die genaue Natur der positiven Rolle der seneszenten Zellen bei der Regeneration zu beweisen und dann zu entschlüsseln, wobei die grundlegenden Fragen beleuchtet werden, warum die Seneszenz durch die Evolution fortbesteht und wie sie im Regenerationsprozess kooptiert wird.
III- Die Rolle des Immunsystems in regenerativen Zusammenhängen
Zudem interessieren wir uns dafür, wie das Immunsystem mit den sich regenerierenden Zelltypen interagiert, um eine erfolgreiche regenerative Antwort zu erzielen. Wir entwickeln derzeit transgene, biochemische und in vitro-Ansätze, um zu verstehen, welche Rolle die verschiedenen Immunzelltypen bei der Salamander-Regeneration genau spielen.
Insgesamt zielt unser Forschungsprogramm darauf ab, unser Wissen in diesen Bereichen zu erweitern. Es ist von zentraler Bedeutung, zu verstehen, wie die Regeneration erwachsener Wirbeltiere ablaufen kann, warum bestimmte Wirbeltiere sich regenerieren können, während andere es nicht können, und wie die Regeneration in nicht regenerativen Organismen gefördert werden kann.