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.
Doch eine neue Studie eines deutschen Wissenschaftlerteams, die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, könnte endlich Antworten auf diese Fragen liefern.
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, sondern auch weniger präzise und fehleranfälliger wird; Sie entdeckten auch, dass bestimmte Prozesse uns dabei helfen könnten, diesen Rückgang umzukehren.
„Es ist bisher der einzige Aha-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 gegenüber Euronews Next.
Bevor Beyer und sein Team vor zehn Jahren ihr Forschungsprojekt starteten, befasste sich die typische Untersuchung des Alterns „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 zu stoppen.
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 erstellt.
Diese Kopie ist wichtig, da sie die genetische Information enthält, die für die Herstellung neuer Proteine in einer Zelle erforderlich ist. Proteine bestimmen die Gesundheit und Funktion von Zellen, und Zellen strukturieren dann alles Lebewesen.
Im Laufe unseres Lebens regenerieren sich unsere Zellen, „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 verleihen, muss ihre Transkription perfekt sein.
„Man muss für jedes Gen die richtige Menge an Transkripten erstellen und über eine exakte Kopie der Gensequenz verfügen, aber man muss auch genau die Gene aktivieren, die die Zelle benötigt, um so zu funktionieren, wie sie sollte“, sagte Beyer.
Im menschlichen Körper gibt es viele Arten von Zellen: Nervenzellen, Muskelzellen, Blutzellen, Hautzellen usw. Und da jede Zelle eine andere Funktion erfüllt, werden in jedem Zelltyp unterschiedliche Gene aktiviert (transkribiert).
Die „Maschine“, wie Beyer sie nennt, die für die Erstellung der Transkriptionskopie von Gensequenzen verantwortlich ist, heißt Pol II (RNA-Polymerase II).
Und was sein Team herausfand, ist, dass der Transkriptionsprozess mit zunehmendem Alter schneller wird und diese beschleunigte Transkription dazu führt, 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“, sagte Beyer.
Stoppen Sie fehlerhafte Kopien von Zellen
Frühere Untersuchungen hatten bereits gezeigt, dass eine kalorienarme Ernährung und die Hemmung der Insulinsignalisierung – also die Blockierung des Signals zwischen Insulin und Zellen – bei vielen Tieren den Alterungsprozess verzögern und die Lebensdauer verlängern kann.
In ihren Experimenten untersuchte Beyers Team, ob diese Auswirkungen auf die Verlangsamung der Geschwindigkeit von Pol II und die Reduzierung 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 Diätmäusen, um die Zelltranskriptionsleistung im Alter zu bestimmen. In beiden Fällen reagierte 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 Artgenossen.
Als die Forscher mithilfe von Genbearbeitung die Mutationen der Würmer rückgängig machten, verkürzte sich die Lebensspanne der Tiere, was einen kausalen Zusammenhang herstellte.
Um ihre Erfahrungen am Menschen zu testen, arbeiteten sie mit Blutproben von jungen und alten Menschen.
„Und als wir in vitro junge Zellen mit sehr alten Zellen verglichen, erhielten wir genau die gleichen Ergebnisse“, sagte Argyris Papantonis, einer der leitenden Forscher, gegenüber Euronews Next.
Die artenübergreifenden Ergebnisse bestätigen, dass es sich „tatsächlich um ein allgemeines Phänomen handelt, das sich auf das Altern bezieht und nicht nur auf das einzelne Modell beispielsweise von Fliegen beschränkt ist“, sagte Beyer.
„Unsere Studie zeigt, dass beispielsweise eine gesunde Ernährung oder diese Intervention zur Kalorienreduzierung 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 Entstehung von Krebs zu verhindern, bemerkt Papantonis, denn „es ist eine Krankheit, die am Lebensende aufgrund von Fehlern auftritt. Die Einschränkung von Fehlern könnte eine Möglichkeit sein, das Auftreten von Krebs oder einer Krankheit am Lebensende zu begrenzen.“
Sie könnten es uns auch ermöglichen, „das Altern besser zu verstehen, besser zu verstehen, was passiert, wenn wir altern“ und letztendlich „Interventionen besser zu verstehen, die meiner Meinung nach neue Möglichkeiten eröffnen, das Altern zu verzögern oder ein gesundes Altern zu verlängern“, sagte Beyer.
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