Anhoren
Teilen
Sie kann die Lebenserwartung sowie das Sterberisiko vorhersagen. Forschende der US-Elite-Universität Harvard haben eine Art Gen-Uhr entdeckt, die das biologische Alter über Gewebearten hinweg bestimmen kann.
Wie altert der menschliche Körper? Antworten sind so etwas wie der heilige Gral, dem eine internationale Forschungsgruppe um Alexander Tyshkovsky und Vadim Gladyshev von der Harvard Medical School nun vielleicht einen Schritt näher gekommen sind. Ihre Erkenntnis: Verschiedene Gewebe beim Menschen, bei Mäusen, Ratten und Makaken weisen im Laufe des Alterungsprozesses gemeinsame Veränderungen in der Genexpression auf. Für die nun im Fachjournal Nature veröffentlichte Studie hat das Team mehr als 11.000 Transkriptome aus über 25 verschiedenen Gewebetypen der vier Säugetiere analysiert. Transkriptome beschreibt dabei alle aktiven Gene einer Zelle.
Aus den Datenanalysen entwickelte das Team dann universelle biologischen Uhren, die das Alter und das tatsächliche Sterberisiko sehr präzise messen können. Der Unterschied zu bisherigen biologischen Uhren: Sie basieren meist auf einer DANN-Methlylierung, also einer Veränderung am Erbgut, die vor allem für Präventionsmaßnahmen nur bedingt geeignet ist.
Unterschiedliche Zellen, gemeinsame molekulare Veränderungen
„Wir haben festgestellt, dass die meisten Zelltypen diese konservierten molekularen Veränderungen mit zunehmendem Alter gemeinsam aufweisen, obwohl sie sehr unterschiedliche Ursprünge und Funktionen haben – von Immunzellen und Stammzellen bis hin zu Leber- und Muskelzellen“, erklärt Erstautor Alexander Tyshkovskiy, HMS-Dozent für Medizin am Brigham and Women’s Hospital und Forscher im Labor von Vadim Gladyshev, das sich auf Alterung, Lebensdauerkontrolle und Verjüngung konzentriert.
Dieselben Veränderungen der Genexpression seien zudem „ein Prädiktor für die voraussichtliche verbleibende Lebenszeit beim Menschen“, betont Tyshkovskiy. Bei Mäusen veränderten sich diese Expressionsmuster als Reaktion auf chronische Erkrankungen und lebensdauerbeeinflussende Maßnahmen wie Kalorienrestriktion. In im Labor gezüchteten Zellen zeigten sich zudem Reaktion auf Stressfaktoren wie Strahlung und längere Kultivierung, was einen Zusammenhang zwischen Zellschäden und der Alterung von Gewebe und Organismen herstellt.
Zellfunktionen bestimmen das Alter
Mithilfe dieser Daten entwickelte das Team seine präzisen, arten- und gewebeübergreifenden Uhren, die das chronologische Alter und die erwartete Sterblichkeit auf der Grundlage der Genaktivität abschätzen. Dafür unterteilten die Forschenden die Veränderungen der Genexpression in Module, die verschiedene biologische Prozesse repräsentieren, wie Entzündungen, Energieproduktion und die Organisation der extrazellulären Matrix. Die Autoren entwickelten für jedes Modul individuelle transkriptomische Uhren. Anschließend zeigten sie, dass verschiedene Krankheiten sowie medizinische oder lebensstilbezogene Interventionen das biologische Alter über unterschiedliche primäre Prozesse beeinflussen können.
„Diese Alterungsuhren stellen einen potenziellen neuen Weg dar, das Altern detaillierter zu messen, und könnten dabei helfen, Krankheits- und Sterberisiken vorherzusagen, Behandlungseffekte zu charakterisieren und die Versorgung auf der Grundlage des biologischen Alters zu personalisieren“, führt Vadim Gladyshev, HMS-Professor für Medizin am Brigham and Women’s Hospital und leitender Autor der Studie, aus. „Zukünftige Therapien könnten sowohl auf spezifische altersbezogene Prozesse – wie Entzündungen oder den Stoffwechsel – als auch auf das Altern als Ganzes abzielen.“
Die Autoren betonen allerdings auch, dass es sich bei den Uhren derzeit eher um Forschungsinstrumente als um klinische Tests handelt und dass weitere Validierungen in Studien am Menschen erforderlich sind, bevor sie in der Patientenversorgung eingesetzt werden können.
