Eine neue deutsche Studie hat möglicherweise Antworten auf uralte Fragen gefunden: Was treibt das Altern an und was können wir tun, um es umzukehren?
Trotz jahrhundertelanger Forschung und Fortschritte in der Medizin bleiben viele Rätsel ungelöst, vor allem das Verständnis, was das Altern verursacht und wie man es verlangsamen oder umkehren kann.
Aber eine neue Studie eines Teams von Wissenschaftlern in Deutschland, die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, könnte endlich Antworten auf diese Fragen geben.
Forscher der Universität zu Köln in Deutschland haben nicht nur herausgefunden, dass die Gentranskription – der Prozess, bei dem eine Zelle eine RNA-Kopie eines DNA-Strangs erstellt – mit zunehmendem Alter schneller, aber auch ungenauer und fehleranfälliger wird; Sie entdeckten auch, dass bestimmte Prozesse uns helfen könnten, diesen Rückgang umzukehren.
„Das ist bisher der einzige Heureka-Moment meines Lebens. Ich meine, es ist eine Art Entdeckung, die man nicht jeden zweiten Tag macht“, sagte der leitende Forscher Dr. Andreas Beyer und nannte die Ergebnisse „große Entdeckung“.
„Es gibt einen Sturm auf Twitter. Einige Kollegen sind sehr aufgeregt“, sagte er Euronews Next.
Bevor Beyer und sein Team vor 10 Jahren ihr Forschungsprojekt starteten, befasste sich die typische Alternsforschung „einfach mit der differenziellen Genexpression“, sagt Beyer.
Frühere Studien, erklärt er, stellten Fragen wie „Welche Gene werden mit zunehmendem Alter aktiviert und welche ausgeschaltet?“ und „Wie verändert sich dadurch die Regulation bzw. der Stoffwechsel in der Zelle?“
Aber niemand fragte sich, wie sich der Transkriptionsprozess selbst mit dem Alter verändert, eine Forschungsrichtung, die Erkenntnisse liefern könnte, die uns letztendlich dabei helfen könnten, den Rückgang umzukehren oder aufzuhalten.
Transkription, der Schlüssel zu gesundem Altern
Die Transkription ist für Beyers Forschung von grundlegender Bedeutung, da es sich um den Prozess handelt, bei dem eine Zelle eine RNA-Kopie eines DNA-Stücks herstellt.
Diese Kopie ist wichtig, weil sie die genetische Information enthält, die benötigt wird, um neue Proteine in einer Zelle herzustellen. Proteine bestimmen die Gesundheit und Funktion von Zellen, und Zellen strukturieren dann alle Lebewesen.
Unsere Zellen regenerieren sich ein Leben lang, „aber jede Zelle ist anders, und was sie unterscheidet, sind die unterschiedlichen Gene, die in ihnen aktiviert werden“, sagt Beyer. „Diese Aktivierung nennt man Transkription.“
Da Gene den Zellen ihre Daseinsberechtigung geben, muss ihre Transkription perfekt sein.
„Man muss für jedes Gen die richtige Menge an Transkripten erstellen und eine exakte Kopie der Gensequenz haben, aber man muss auch genau die Gene anschalten, die die Zelle braucht, um so zu funktionieren, wie sie sollte“, sagte Beyer.
Es gibt viele Arten von Zellen im menschlichen Körper: Nervenzellen, Muskelzellen, Blutzellen, Hautzellen usw. Und weil jede Zelle eine andere Funktion erfüllt, wird in jedem Zelltyp ein anderer Satz von Genen aktiviert (transkribiert).
Die „Maschine“ – wie Beyer sie nennt – die für die transkriptionelle Kopie von Gensequenzen verantwortlich ist, heißt Pol II (RNA-Polymerase II).
Und sein Team entdeckte, dass sich der Transkriptionsprozess mit zunehmendem Alter beschleunigt, und diese beschleunigte Transkription führt dazu, dass Pol II mehr Fehler macht, was im Wesentlichen zu „schlechten“ Kopien führt, die zu vielen Krankheiten führen können.
„Wenn Pol II zu schnell geht, macht es mehr Fehler, und die Sequenz ist nicht mehr identisch mit der Genomsequenz. Die Folgen sind ähnlich wie bei Mutationen im Genom selbst“, sagt Beyer.
Stoppen Sie schlechte Kopien von Zellen
Frühere Forschungen hatten bereits bewiesen, dass eine kalorienarme Ernährung und die Hemmung der Insulinsignalisierung – das Blockieren des Signals zwischen Insulin und Zellen – das Altern verzögern und die Lebensdauer vieler Tiere verlängern kann.
In ihren Experimenten untersuchte Beyers Team, ob diese Auswirkungen auf die Verlangsamung der Geschwindigkeit von Pol II und die Verringerung der Anzahl fehlerhafter Kopien hatten.
Die Untersuchung – eine gemeinsame Zusammenarbeit von 26 Personen in sechs verschiedenen Labors – arbeitete zunächst mit Würmern, Mäusen und Fruchtfliegen, die gentechnisch verändert wurden, um die Insulinsignalisierung zu hemmen, sowie mit kalorienarmen Mäusen, um die Zelltranskriptionsleistung im Alter zu bestimmen. In beiden Fällen reagierte und reiste Pol II langsamer und machte weniger Fehler.
Beyer und sein Team verfolgten dann das Überleben von Fruchtfliegen und Würmern, die die Mutation trugen, die Pol II verlangsamte, und die Tiere lebten 10-20 % länger als ihre nicht mutierten Gegenstücke.
Als die Forscher die Mutationen der Würmer mithilfe der Genbearbeitung rückgängig machten, verkürzte sich die Lebensdauer der Tiere, wodurch ein kausaler Zusammenhang hergestellt wurde.
Um ihre Erfahrungen am Menschen zu testen, arbeiteten sie mit Blutproben von jungen und alten Menschen.
„Und als wir junge Zellen in vitro mit sehr alten Zellen verglichen, kamen wir zu genau denselben Ergebnissen“, sagte Argyris Papantonis, einer der leitenden Forscher, gegenüber Euronews Next.
Die speziesübergreifenden Ergebnisse bestätigen, dass dies „wirklich ein allgemeines Phänomen ist, das für das Altern gilt, und nicht nur spezifisch für das einzelne Modell von beispielsweise Fliegen“, sagte Beyer.
„Unsere Studie weist darauf hin, dass zum Beispiel eine gesunde Ernährung oder diese kalorienreduzierte Intervention die Qualität der Transkription der RNA-Produktion in der Zelle verbessern würde. Und das hätte dann langfristig positive Auswirkungen auf die Zellen. „.
Die Ergebnisse könnte dazu beitragen, die Manifestation von Krebs zu verhindern, bemerkt Papantonis, weil „es aufgrund von Fehlern eine Krankheit am Lebensende ist. Das Eindämmen von Fehlern könnte eine Möglichkeit sein, das Auftreten von Krebs oder Krankheiten am Lebensende zu begrenzen.
Sie können uns auch ermöglichen, „das Altern besser zu verstehen, besser zu verstehen, was passiert, wenn wir älter werden“ und letztendlich „Interventionen besser zu verstehen, von denen ich glaube, dass sie neue Möglichkeiten eröffnen, das Altern zu verzögern oder ein gesundes Altern zu verlängern“, sagte Beyer.
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