Herausforderung: Regeneration in großem Maßstab

Er regeneriert Beine, Organe und Teile seines Nervensystems. In Wien wird erforscht, warum der Axolotl kann, was dem Menschen fehlt

Der Axolotl hat es weit gebracht. Lange war dieser mexikanische Schwanzlurch ein weitgehend unbekanntes Tier, das ausschließlich in den Kanälen und Seen rund um Mexiko-Stadt lebte und kaum jemandem ein Begriff war. Heute ist er ein Superstar der Regenerationsforschung und eine Ikone der Popkultur: Der niedliche Salamander, der stets zu lächeln scheint, taucht in Videospielen, Memes und Kinderzimmern auf. Noch mehr steht der Axolotl im Rampenlicht der Forschung. Er kann verlorene Körperteile vollständig nachbilden – eine Fähigkeit, die ihn zu einem der wichtigsten Modellorganismen der modernen Biologie gemacht hat.

In seiner angestammten Umgebung allerdings geht es dem Axolotl schlecht. Das natürliche Habitat des Salamanders schrumpft, Trockenlegungen, verschmutztes Wasser und invasive Fischarten haben ihn an den Rand des Aussterbens gebracht. Heute leben sehr viel mehr Axolotl in menschlicher Obhut als in ihrem ursprünglichen Lebensraum. Die größte bekannte Axolotl-Kolonie außerhalb Mexikos ist in Wien zu Hause, genauer gesagt im Vienna Biocenter im dritten Wiener Gemeindebezirk. Hier befindet sich ein Hotspot der Axolotl-Forschung.

3000 Wiener Axolotl

Der Axolotl gehört zu den wenigen Wirbeltieren, die komplexe Körperstrukturen immer wieder regenerieren können. Beine, Schwanz, Teile des Rückenmarks, Herzgewebe und sogar bestimmte Hirnregionen wachsen bei Verlust voll funktionsfähig nach. Anders als beim Menschen entsteht dabei kein Narbengewebe. Statt auf Reparatur setzt der Körper des Tieres auf Erneuerung – ein Prozess, der Biologinnen und Mediziner seit mehr als 150 Jahren fasziniert.

Zu den international führenden Forscherinnen auf diesem Gebiet zählt Elly Tanaka. Die Biochemikerin leitet seit 2024 das Institut für Molekulare Biotechnologie (Imba) der Österreichischen Akademie der Wissenschaften und arbeitet seit Jahrzehnten mit Axolotln. Ihr Labor beherbergt rund 3000 Tiere – adulte und juvenile –, die in spezialisierten Anlagen gehalten, gezüchtet und beobachtet werden.

Zelluläres GPS

"Der entscheidende Unterschied zwischen Axolotl und Mensch aus regenerationsmedizinischer Sicht ist, dass erwachsene Zellen im Axolotl wieder genetische Programme aktivieren können, die eigentlich nur im Embryo ablaufen", sagt Tanaka. Nach einer Verletzung kehren spezialisierte Zellen in einen stammzellähnlichen Zustand zurück und starten jene Entwicklungsprogramme, die einst ein Organ entstehen ließen. "Beim Menschen scheint dieser Weg blockiert zu sein."

Diese Blockade sei wahrscheinlich ein Preis unserer Komplexität, sagt Tanaka. Säugetiere hätten komplexere Organe und strengere Kontrollmechanismen entwickelt, ein Schutz vor unkontrollierter Zellteilung, aber auch eine Einschränkung der Regenerationsfähigkeit. Der Axolotl ist viel einfacher gebaut. Und genau das macht seine Flexibilität möglich.

Seine Regeneration ist ein streng organisierter Vorgang. Nach einer Amputation bildet sich beim Axolotl ein sogenanntes Blastem – ein Zellverband, in dem der Regenerationsprozess koordiniert wird. Zellen kommunizieren miteinander, orientieren sich an Signalen im Gewebe und folgen einer Art inneren Lageplan. ** Grenzen der Erneuerung**

"Diese Positionssignale sind entscheidend", sagt Tanaka. "In der regenerativen Medizin hat man lange geglaubt, es reiche aus, Stammzellen zu transplantieren. Aber ohne diese Orientierung wissen die Zellen nicht, was sie tun sollen."

Erst neuere Technologien haben diese Prozesse sichtbar gemacht. Einzelzell-Sequenzierung, genetische Marker und hochauflösende Mikroskope erlauben es, die Regeneration Zelle für Zelle zu verfolgen. Dadurch wurde klar, welche Zelltypen an den erstaunlichen Axolotl-Fähigkeiten beteiligt sind und welche nicht. Doch auch beim Axolotl ist Regeneration nicht grenzenlos. Manche Hirnregionen regenerieren schlecht, manche gar nicht. Und selbst nachgewachsene Gliedmaßen sind nicht immer ganz identisch mit dem Original. "Wir sehen inzwischen, dass Muskeln sehr ähnlich, aber nicht exakt gleich zurückwachsen", sagt Tanaka. "Jetzt untersuchen wir, ob das funktionelle Konsequenzen hat."

Anwendungen im Blick

Was lässt sich aus den Axolotl-Fähigkeiten für die Medizin lernen? Niemand rechnet damit, dass Menschen in absehbarer Zeit verlorene Gliedmaßen nachwachsen lassen können. Die Axolotl-Forschung eröffnet aber Perspektiven für eine bessere Heilung – von stabiler zusammenwachsenden Knochen über besser vernetzte Nerven bis zu Gewebe, das sich nach Verletzungen zumindest teilweise erholen kann. Für Tanaka steht dabei nicht eine einzelne Anwendung im Vordergrund, sondern das grundlegende Verständnis dafür, wie Gewebe aufgebaut ist und wie Zellen ihre Entwicklung koordinieren.

Tanaka arbeitete lange am Forschungsinstitut für Molekulare Pathologie der ÖAW in Wien, ehe sie 2024 als erste Frau die Leitung des Schwesterninstituts Imba übernahm. "In den vergangenen zehn Jahren ist es deutlich leichter geworden, Frauen in der Wissenschaft sichtbar zu machen und in Führungspositionen zu bringen. Ich denke, es ist eine sehr gute Zeit für Frauen in der Wissenschaft", sagt die Biochemikerin. Weiterhin bestehende Hürden für Frauen sieht Tanaka in gesellschaftlichen Erwartungen, etwa bei der Vereinbarkeit von Familie und Karriere. "Viele Frauen stellen sich selbst die Frage: Will ich eine sehr fordernde Karriere, wenn ich Kinder habe? Und die Gesellschaft stellt sie ebenfalls. Das ist natürlich eine persönliche Entscheidung, aber es ist sehr wichtig zu zeigen, dass beides möglich ist: ein erfülltes Berufsleben und eine erfolgreiche Familie." Entscheidend seien funktionierende Unterstützungsstrukturen – in Institutionen, in der Politik und im privaten Umfeld.

Sympathische Salamander

Strukturelle Veränderungen passieren selten schnell. Das gilt für Institutionen ebenso wie für die Gesellschaft als Ganzes. Einen langen Atem braucht man aber auch in der Grundlagenforschung, so auch bei der Entschlüsselung der Axolotl-Geheimnisse.

Immerhin machen die Tiere einen sehr sympathischen Eindruck und erfreuen sich in- und außerhalb des Labors großer Beliebtheit. "Ich denke, zum einen liegt das an ihrem Aussehen", sagt Tanaka. "Mit ihren federartigen Kiemen und der Tendenz zu lächeln sorgen sie dafür, dass sich alle gut fühlen." Dazu kommen die regenerativen Superkräfte, die dem Axolotl etwas Positives, fast Magisches verleihen. "Und sie sind einfach süß."

Dieser Podcast ist eine entgeltliche Einschaltung in Form einer Medienkooperation mit dem Bundesministerium für Frauen, Wissenschaft und Forschung. Die redaktionelle Verantwortung liegt beim STANDARD.

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