Anti-Aging im LaborBonner Forscher lassen alte Zellen wieder jung werden
Der Mensch altert, das ist unvermeidlich. Doch zumindest auf Zellebene lässt sich der Alterungsprozess wieder zurückdrehen, zeigt nun ein deutsches Forschungsteam. Besonders eine verbreitete Krankheit könnte davon profitieren.
Stellen Sie sich vor, ein 80-jähriger Mensch agiert und sieht wieder aus wie ein 20-Jähriger. Das ist natürlich Science Fiction. Aber auf Zellebene funktioniert die Verjüngung bereits erstaunlich gut. Das können Forschende aus Bonn und Aachen nun zeigen. Sie wandelten Vorläufer von Blutzellen älterer Menschen in neurale Stammzellen um – und setzten dabei deren molekulare Altersuhr massiv zurück. Zellen eines 80-Jährigen wiesen nach der Umprogrammierung ein epigenetisches Alter von weniger als 20 Jahren auf. Vereinfacht gesagt: Bestimmte chemische Spuren an ihrer DNA, die sich mit dem Alter verändern, sahen anschließend aus wie die deutlich jüngerer Zellen.
Für ihre im Fachjournal „Aging Cell“ veröffentlichte Studie untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler Blutproben von insgesamt 15 Spendern – vom Neugeborenen bis zu einem 101 Jahre alten Menschen. Ausgangspunkt waren Vorläuferzellen roter Blutkörperchen, die sie aus dem Blut der Probanden gewinnen konnten. Mithilfe zweier Eiweiße, die in der Zelle bestimmte Gene an- und ausschalten, programmierten die Forschenden die Blutzellen zu neuralen Stammzellen um.
„Wir haben mit dieser Methode die Vorläufer roter Blutkörperchen auf direktem Wege in neurale Stammzellen umgewandelt“, erklärt Oliver Brüstle vom Universitätsklinikum Bonn laut Mitteilung. Aus solchen Stammzellen können später unter anderem Nervenzellen entstehen. Das Besondere daran: Die Zellen wechselten nicht nur ihre Aufgabe, sondern verloren dabei auch einen großen Teil der molekularen Spuren ihres bisherigen Alters.
Was eine Zelle „alt aussehen“ lässt
Gemessen wurde das mit sogenannten epigenetischen Uhren. Im Laufe des Lebens verändert sich an vielen Stellen der DNA, welche chemischen Markierungen an ihr sitzen. Die Erbinformation selbst wird dadurch nicht verändert. Beeinflusst wird vielmehr, wie Gene genutzt werden. Aus bestimmten Mustern dieser sogenannten DNA-Methylierung lässt sich deshalb abschätzen, welches biologische Alter eine Zelle aufweist.
Nach der Umprogrammierung sank dieses errechnete Alter laut Studie drastisch. Bei jungen Zellkulturen entsprach es im Mittel noch etwa 13 Prozent des Alters des jeweiligen Spenders, bei länger kultivierten Zellen weniger als fünf Prozent. Bei Zellen eines 80-Jährigen konnte die molekulare Uhr so auf unter 20 Jahre zurückspringen. „Wir wissen zudem, dass diese epigenetische Verjüngung dafür sorgt, dass sich die Zellen tatsächlich auch so verhalten wie junge Zellen“, sagt Brüstle.
Dafür fanden die Forschenden weitere Hinweise. Selbst neurale Stammzellen von 87- und 101-jährigen Spendern zeigten nach der Umprogrammierung mehrere typische Altersmerkmale nicht mehr. Unter anderem fanden die Wissenschaftler keine altersbedingten Auffälligkeiten bei der Funktion der Mitochondrien, der zellulären Müllentsorgung oder bei Merkmalen der sogenannten Seneszenz – einem Zustand, in dem alte Zellen sich nicht mehr teilen, aber im Gewebe verbleiben.
Trotzdem ist Vorsicht bei der Interpretation geboten. Wie die Autorinnen und Autoren selbst betonen, sei eine epigenetische Uhr nur ein Anhaltspunkt für das biologische Alter. Sie erfasst demnach nicht sämtliche Veränderungen, die eine alternde Zelle durchläuft. Aus einem errechneten Alter von beispielsweise 20 Jahren folge daher nicht automatisch, dass eine solche Zelle in jeder Hinsicht identisch mit der Zelle eines 20-Jährigen ist.
Verjüngung lässt sich wochenlang beobachten
Dass Zellen bei einer Umprogrammierung jünger werden können, ist schon länger bekannt. Üblicherweise werden sie dafür zunächst in einen nahezu embryonalen Stammzellzustand zurückversetzt und anschließend zum gewünschten Zelltyp weiterentwickelt. Die Bonner Forschenden übersprangen diesen Zwischenschritt: Sie wandelten Vorläufer von Blutzellen direkt in neurale Stammzellen um.
Gerade dabei ließ sich beobachten, wie die molekulare Altersuhr der Zellen über Wochen hinweg langsam zurücklief. Erst nach etwa 50 Tagen waren die meisten altersabhängigen epigenetischen Veränderungen zurückgesetzt. Verfolgen ließ sich der Prozess sogar über mehr als 100 Tage. Genau darin sehen die Wissenschaftler einen Vorteil. „Da die epigenetischen Uhren langsam über mehrere Wochen zurückgestellt werden, können wir mit diesem Modell untersuchen, welche Faktoren und Wirkstoffe den Verjüngungsprozess beschleunigen oder verlangsamen“, sagt Brüstle.
Von einer Anti-Aging-Therapie für Menschen ist die Forschung damit aber noch weit entfernt. Die Experimente fanden mit Zellen im Labor statt und zielten nicht darauf, einen ganzen Organismus zu verjüngen. Das neue Modell könnte den Wissenschaftlern aber helfen herauszufinden, welche molekularen Vorgänge eine alte Zelle wieder in einen jüngeren Zustand versetzen – und ob sich einzelne davon eines Tages medizinisch nutzen lassen.
Besonders interessant sei diese Frage für Erkrankungen des Gehirns, sagt Brüstle. Denn viele neurodegenerative Krankheiten treten vor allem im höheren Lebensalter auf. „Schließlich ist das Alter der wichtigste Risikofaktor für neurodegenerative Erkrankungen wie Alzheimer“, sagt der Forscher. Bevor aus der Verjüngung einzelner Zellen allerdings eine Therapie werden könnte, müsste man zunächst verstehen, was beim Zurückdrehen ihrer molekularen Uhr genau geschieht.
