Körperkarte Hautzellen haben GPS in den Genen

Mit einem körpereigenen Navigationssystem merken Hautzellen, an welchem Körperteil sie sich befinden und ob sie Haare wachsen lassen sollen. Den Code dafür haben Biologen jetzt entdeckt - und wollen Zellen für Transplantationen umprogrammieren.


Woher weiß eine Kopfhautzelle, dass sie sich wirklich am Kopf befindet und Haare sprießen lassen soll? Und woher weiß eine Hautzelle an der Fingerspitze, dass sie auf keinen Fall Haare herzustellen hat, sondern Rillen für den Fingerabdruck? Bisher gab es verschiedene Erklärungsversuche: Neu ankommende Zellen erhielten die Informationen von ihren bereits sesshaften Nachbarn, vermuteten manche Wissenschaftler. Andere hingegen glaubten, dass jede Zelle ihre Position anhand eines internen Positionierungssystems selbst bestimmen kann.

Nach Verbrennung: Vielleicht werden künftig Hautzellen für die Verpflanzung umprogrammiert
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Nach Verbrennung: Vielleicht werden künftig Hautzellen für die Verpflanzung umprogrammiert

Ein körperinternes Navigationsystem gebe es tatsächlich, berichten nun Wissenschaftler der kalifornischen Stanford University im Online-Fachmagazin "PLoS Genetics" .

Hautzellen nutzten ein Koordinatensystem, um ihre Position im Körper zu bestimmen und daraus ihre persönlichen Aufgaben abzuleiten, schreiben der Biologe John Rinn und vier Kollegen. Genauso wie jeder Punkt der Erde durch Breitengrad, Längengrad und Höhe eindeutig definiert ist, sei auch die Position jeder Zelle durch einen dreiteiligen genetischen Code festgelegt, haben die Forscher entdeckt.

Hautzellen lesen in Genen ab, wo sie gerade sind

Die Hautzellen lesen aus diesem Code ab, ob sie auf der Kopfhaut, am Bauch oder auf der Handinnenseite lokalisiert sind und ob sie dort Haare wachsen lassen oder andere Aufgaben erfüllen sollen. Nach Angaben der Biologen und Mediziner könnte die Entdeckung helfen, die Wundheilung zu verbessern und maßgeschneiderte Hauttransplantate herzustellen.

Obwohl die menschliche Haut praktisch am ganzen Körper aus den gleichen Zellbausteinen besteht, sieht sie an jedem Körperteil anders aus. So sind manche Hautpartien von einem dichten Haarkleid bedeckt, während die Haut in anderen Körperregionen dicke Hornhautschichten, Schweißdrüsen oder die Rillen der Fingerabdrücke bilden.

Hautzellen von 40 Körperteilen hätten Rinn und seine Kollegen bei ihrer Suche nach einem Positionierungssystem isoliert und dann verglichen, welche Gene in welchen Zellen an- oder abgeschaltet waren. Das Ergebnis: Die verschiedenen Hautzellen unterschieden sich in der Aktivität von fast 400 Erbgutabschnitten.

Grober Dreifachcode

Diese Unterschiede hätten einen dreifachen Code gebildet, der einem dreidimensionalen Koordinatensystem ähnelt, hat nach Angaben der Wissenschaftler eine genauere Analyse gezeigt. So sei beispielsweise bei allen Zellen der oberen Körperhälfte eine Gruppe von Genen angeschaltet, die bei Zellen der unteren Körperhälfte inaktiv ist. Eine andere Genfraktion bestimme, ob die Zellen dem Körperzentrum zu- oder abgewandt sind. Und eine dritte Gruppe teile den Hautzellen mit, ob sie innen oder außen liegen.

Dieser Dreifachcode könne aber nicht das einzige System für die Ortsbestimmung für Hautzellen sein. Er sei zu grob, so das Forscherteam. Er reiche jedoch aus, um einige grundlegende Eigenschaften der Hautzellen festzulegen.

Wenn beispielsweise nach einer Verbrennung Hautstücke für die Handflächen benötigt würden, könnte mithilfe des richtigen Schaltplans für die zuständigen Zellen ein Transplantat mit den exakt passenden Eigenschaften programmiert werden, hoffen Rinn und sein Team. Doch zunächst wollen die Forscher nach weiteren Koordinaten suchen, welche zur groben Ortsbestimmung neue Details hinzufügen könnten.

fba/ddp



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