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12/12/08

Haarforschung | Mit Proteinkur zum neuen Schopf

© thiquinho / stock.xchng

Von Inka Reichert und Sami Skalli Houssaini

"Haarfollikel und Haare regenerieren sich das gesamte Leben über", sagt die Doktorandin Sylvie Lefebvre vom Institut für Biotechnologie der Universität Helsinki. "Wenn aber die Haarfollikel nicht in der Lage sind, sich zu von selbst zu erneuern, dann wachsen auch keine Haare mehr." Einmal abgestorben, kann die Haarwurzel nicht wieder zum Leben erweckt werden. Deshalb ist es die Vision der Forscherin, Zellen dazu anzuregen, wieder neue Haarwurzeln hervorzubringen. Das klingt wie Science-Fiction, und das ist es auch – zumindest aus heutiger Sicht. Bis dato weiß niemand genau, was Zellen dazu bewegt, sich zu spezialisieren und dabei zum Beispiel Haar- oder auch Zahnwurzeln zu bilden. Deshalb geht die junge Wissenschaftlerin Lefebvre ganz zurück zu den Anfängen des Haarwachstums eines jeden Menschen: zum Embryo. Hier findet nämlich von Natur aus statt, was vielleicht einmal künstlich auf einer kahlen Kopfhaut angeregt werden kann: Stammzellen spezialisieren sich und bilden so genannte Follikel, aus denen Haare sprießen.

Fünf Millionen Haarfollikel besitzt der Mensch an Kopf und Körper – genauso viele wie ein Schimpanse. © Grafik: Sami Skalli Houssaini


Für die Bildung eines Haarfollikels ist entscheidend, welche Gene in den Zellen dazu veranlasst werden, bestimmte Proteine zu produzieren. Einige Proteine regen einen Mechanismus im Körper an, wodurch wiederum weitere Proteine und andere Moleküle gebildet werden. Das Ganze kann man sich wie ein Dominospiel vorstellen, bei dem der letzte Stein schließlich die Bildung eines Haarfollikels auslöst. Fehlt ein Stein, so kommt alles ins Stocken.

Im Fall der Erbkrankheit Hypohydrotische Ektodermale Dysplasie (HED) ist genau das der Fall: Bestimmte Genregionen sind nicht intakt. Dadurch kann unter anderem Eda-A1, ein für die Haarfollikel-Bildung wichtiges Protein, nicht gebildet werden. Und das führt zu sehr spärlichem bis keinem Haarwuchs.


Im Jahr 2003 injizierte eine Forschergruppe der Schweizer Universität Lausanne das Eda-A1-Protein in Mäuseembryos, die einen mit HED vergleichbaren Gendefekt hatten. Ihr Versuch war erfolgreich und die Mäuse konnten wieder Haarfollikel ausbilden. Doch verspricht die Behandlung nur in einem bestimmten Zeitfenster der embryonalen Entwicklung einen Effekt. Nachträglich wirkt die Behandlung mit Eda-A1 leider nicht (Quelle: Gaide und Schneider: Permanent Correction of an inheritated ectodermal dysplasia with recombinant EDA, Nature Medicine, 7. April 2003).

Die finnische Forschergruppe, in der Sylvie Lefebvre arbeitet, hat ebenfalls Mäuseembryos mit dieser Erb-krankheit unters Mikroskop genommen – genauer gesagt nur einzelne Embryo-Zellen. Dabei entdeckten die Biotechnologen 144 Gene, die durch das Protein Eda-A1 dazu aktiviert wurden, ebenfalls Proteine zu bilden (siehe Grafik unten). Für Sylvie Lefebvre war damit klar: Eda-A1 ist ein ganz entscheidender Anfangsbaustein in der "Dominoreihe" der Haarfollikelbildung. "Jetzt müssen wir untersuchen, welche Funktion diese 144 Gene und ihre Proteine haben, um weitere Mechanismen der Follikelbildung zu verstehen", blickt Lefebvre in die Zukunft. "Dann könn-ten wir vielleicht einen Protein-Mix herstellen, der – aufgetragen auf die Kopfhaut – die Bildung von Haarfollikeln und damit neues Haarwachstum anregt."

Die kleinen schwarzen Punkte auf dem Mäuseembryo deuten an, wo die Haarfollikel heranwachsen. © Poster Sylvie Lefebvre, ESOF 2008


Ehrgeiziges Ziel

Die Doktorandin Sylvie Lefebvre hat sich ein ehrgeiziges Ziel gesetzt: Sie will herausfinden, welche Zellmechanismen im Embryo beim Haarwachstum eine Rolle spielen. Den Reportern Inka Reichert und Sami Skalli Houssaini erzählte sie auf dem EuropeanScience Open Forum (ESOF) 2008 in Barcelona von sich und ihrem ersten großen Forschungserfolg.

Ein Video-Beitrag von Inka Reichert und Sami Skalli Houssaini (2:23 min, 9,8 MB)


Nobelpreisträger im Gespräch

Aaron Ciechanover vom Israel Institute of Technology beschäftigt sich wie Sylvie Lefebvre mit Signalwegen und Mechanismen im Körper, die durch Proteine gesteuert werden – und weiß, dass auch unser Haarwachstum noch lange nicht erforscht ist. Zusammen mit drei anderen Wissenschaftlern bekam er im Jahr 2004 den Nobelpreis für Chemie verliehen. Die Forscher konnten zeigen, dass das Protein Ubiquitin eine zentrale Rolle im Abbau überflüssiger Proteine spielt und entdeckten damit einen lebenswichtigen Mechanismus.

Ein Video-Beitrag von Inka Reichert und Sami Skalli Houssaini (0:56 min, 3,2 MB)


Dieser Beitrag entstand im Zuge des EuroScience Open Forum (ESOF) 2008.


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Haarige Zahlen

Anzahl der Kopfhaare eines Menschen:

Blond: 150.000
Schwarz: 110.000
Brünett: 100.000
Rot: 75.000

Weitere Zahlen zum Kopfhaar:

Wachstum pro Tag: 0,3 mm
Wachstum pro Monat: 1 cm
Verlust von Haaren am Tag: 50 – 100
Lebensdauer eines Haares: 2 – 8 Jahre

Haardichte auf dem Kopf: 200 Haarfollikel pro cm²
Haardurchmesser: 0,1 mm
Tragfähigkeit: 100 g

(Quelle:  Kompetenzzentrum für Haare, Schweiz)


Haarausfall

Haarausfall ist in den meisten Fällen genetisch vorbestimmt. Erst im Oktober 2008 entdeckten Forscher der Universität Bonn eine neue Genvariante auf dem Chromosom 20, die für Haarausfall bei Männern verantwortlich ist und von beiden Elternteilen vererbt werden kann. Bisher war nur ein Haarausfall-Gen auf dem X-Chromosom bekannt, das ausschließlich von der Mutter weitergegeben wird. Das Haar betroffener Personen ist sensibler gegenüber Reizen und tendiert dazu, im Alter dünner und spärlicher zu werden. Die Haarfollikel, die Produktionsstätten des Haares, hören nach und nach mit der Produktion auf und sterben ab. Für neues Haar bedeutet das: keine Chance! Denn soweit man weiß, bilden sich die Haarfollikel nur während der embryonalen Entwicklung.


Grafik: Das Experiment von Sylvie Lefebvre

Zu den undifferenzierten Hautzellen HED-kranker Mäuse-Embryos gaben die Forscher das fehlende Protein Eda-A1. Nach vier Stunden wurden dadurch insgesamt 144 verschiedene Gene aktiviert und in Eiweiße umgesetzt. Im Kontrollmedium ohne Eda-A1 passierte nichts.

Grafik: Sami Skalli Houssaini


Marie-Curie-Programm

Das Marie-Curie-Programm fördert junge Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen wie Sylvie Lefebvre, die im Ausland promovieren. Beim Austausch von Nachwuchswissenschaftlern unterstützt es besonders die Zusammenarbeit zwischen Industrie und Hochschulen. Ziel ist es, die Mobilität von jungen Wissenschaftlern zu fördern und einen "Europäischen Arbeitsmarkt für Forscher" zu etablieren. Das Programm ist Teil des 7. EU-Forschungsrahmenprogramms (2007-2013), das die europäische Forschung mit rund 55 Milliarden Euro unterstützt. Weitere Information zum Programm finden Sie  hier.



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Foto: Chris Berkeley

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