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Mit Froschhaut die Lungenentwicklung verstehen

(20.12.2022) Freiburger Forscher*innen untersuchen an embryonaler Froschhaut, wie die Organisation eines Gewebes verläuft, das sehr ähnliche Eigenschaften wie die Lunge hat. Ziel ist es zu verstehen wie genau die richtigen Zellen am richtigen Ort gebildet werden.

Wie sich die Lunge entwickelt und was bei bestimmten Krankheiten anders verläuft, ist immer noch nicht vollständig geklärt. Forscher*innen der Medizinischen Fakultät der Universität Freiburg untersuchen dafür die Organisationsprozesse, die während der Embryonalentwicklung der Froschkaulquappe ablaufen. Denn ähnlich wie die Lunge ist Froschhaut aus Zellen aufgebaut, die Schleim absondern und diesen durch feine Härchen auf der Oberfläche bewegen können. Die Forscher*innen der Klinik für Innere Medizin IV des Universitätsklinikums Freiburg konnten sich gemeinsam mit der französischen Forschungsgruppe von Dr. Laurent Kodjabachian in einem starken Wettbewerb durchsetzen und erhalten 550.000 Euro für die kommenden drei Jahre.

„Wir möchten einen Zell-Atlas für die embryonale Froschhaut erstellen. Dieser Atlas kann uns auch wichtige Erkenntnisse über die Entwicklung von Lugenepithelien liefern“, sagt Dr. Peter Walentek, Forschungsgruppenleiter an der Klinik für Innere Medizin IV des Universitätsklinikums Freiburg. „Wenn wir die genaue Verteilung und das Zusammenspiel unterschiedlicher Zelltypen besser kennen, hilft uns das auch, Fehlfunktionen im Lungengewebe zu verstehen und darauf aufbauend gezielte Therapieansätze zu entwickeln“, so Walentek. Denn bei einer Reihe chronischer Lungenkrankheiten ist die Zusammensetzung der Zellen so verändert, dass sich die Lunge nicht mehr ausreichend reinigen kann. Betroffene haben ein stark erhöhtes Risiko an Lungeninfekten zu erkranken.

Anhand elektronenmikroskopischer Aufnahmen erkennt man, dass sich in verschiedenen Bereichen der embryonalen Froschhaut die Zusammensetzung der Zellarten unterscheidet. Die Haut von Froschembryonen ist ähnlich der menschlichen Lunge mit Schleim produzierenden (rot und blau) sowie zilientragenden (grün) Zellen ausgestattet. Gemeinsam reinigen diese Zellen das Gewebe und verhindern Infektionen. Dies funktioniert nur, wenn die richtige Anzahl korrekter Zellenarten am richtigen Ort miteinander kombiniert wird. (Bild von: Dr. Martin Helmstädter (EM) und Dr. Peter Walentek)

Von Krallenfröschen über Menschen lernen

Mensch und Krallenfrosch sind Wirbeltiere und teilen sich rund 21.000 von insgesamt 23.000 Genen. Das ermöglicht es Forscher*innen, anhand von Untersuchungen des Krallenfroschs viel über menschliche Entwicklungen und Krankheiten zu verstehen. So kann die Untersuchung des Krallenfroschs Studien an Säugetieren zum Teil ersetzen. Damit trägt die Forschung an den Froscheiern dem 3-R Prinzip Rechnung, mit dem der Einsatz von Versuchstieren verringert (Reduce), Experimente verfeinert (Refine) oder die Wahl der Organismen angepasst (Replace) werden soll. Ein weiterer Vorteil: „Die Tiere legen sehr viele Eier, deren Entwicklung sehr einfach in einer Petrischale oder mittels Lichtmikroskop beobachtet werden kann. Zudem ist es einfach und schnell, in die Genaktivität und -funktion einzugreifen und so die Bedeutung einzelner Gene zu verstehen“, so Walentek.

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