Es ist nicht ganz der mythische Jungbrunnen, aber vielleicht ein Anfang: Wissenschaftlern ist es gelungen, menschliche Hautzellen so zu konstruieren, dass sie die 30-jährige Alterung umkehren und sie in Bezug auf bestimmte molekulare Messungen in einen viel jugendlicheren Zustand versetzen.
Obwohl die Forschung noch sehr früh ist – wir sollten uns also nicht zu schnell hinreißen lassen – könnte die Technik eine wichtige Rolle bei den Bemühungen spielen, verjüngende Medizin herzustellen, die in der Lage ist, einige der schädlichen Folgen des Alterns unseres Körpers rückgängig zu machen.
Was die Forschung besonders bemerkenswert macht, ist, dass die Hautzellen so umprogrammiert wurden, dass sie biologisch jünger sind, während sie dennoch einige der Funktionen beibehalten, die sie ursprünglich zu Hautzellen gemacht haben.
Die Kollagenproduktion (in Rot) wird in Zellen nach der Umprogrammierung wiederhergestellt. (Fátima Santos, Babraham Institut)
Das hier verwendete Verfahren baut auf der mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Arbeit von Shinya Yamanaka aus dem Jahr 2007 auf, in der Yamanaka in der Lage war, normale Zellen mit einer bestimmten Funktion in Stammzellen umzuwandeln, die sich zu jedem beliebigen Typ entwickeln können. Damit würde die Zelle jedoch ihre spezifische Identität verlieren.
„Unser Verständnis des Alterns auf molekularer Ebene hat sich in den letzten zehn Jahren weiterentwickelt und Techniken hervorgebracht, mit denen Forscher altersbedingte biologische Veränderungen in menschlichen Zellen messen können“, sagt die Biologin Diljeet Gill vom Babraham Institute in Großbritannien und Leiterin der Studie Autor.
“Wir konnten dies auf unser Experiment anwenden, um zu bestimmen, inwieweit die Umprogrammierung unserer neuen Methode erreicht wurde.”
Die neue Methode, die als „transiente Reprogrammierung der Reifephase“ bezeichnet wird, arbeitet schneller (13 Tage im Vergleich zu 50 in den Experimenten des Yamanaka-Teams) und stoppt, bevor der Stammzellenzustand erreicht ist, sodass die Zelle ihre ursprüngliche Identität und Funktion behalten kann.
Eine Vielzahl von Messungen, darunter die epigenetische Uhr (chemische Markierungen, die das Alter anzeigen) und das Transkriptom (von Zellen produzierte Genwerte), wurden verwendet, um zu bestätigen, dass die Hautzellen tatsächlich um drei Jahrzehnte in das biologische Alter zurückversetzt worden waren.
Die Kollagenproduktion ist eine Schlüsselfunktion der Hautzellen – nützlich für die Strukturierung von Gewebe und die Heilung von Wunden – und es wurde beobachtet, dass die jugendlichen Zellen immer noch das Zeug herauspumpen. Tatsächlich produzierten sie mehr Kollagen als Kontrollhautzellen, die den Umprogrammierungsprozess nicht durchlaufen hatten, und zeigten Anzeichen dafür, dass sie Wunden schneller heilen konnten.
“Wir haben bewiesen, dass Zellen verjüngt werden können, ohne ihre Funktion zu verlieren, und dass die Verjüngung darauf abzielt, alten Zellen eine gewisse Funktion zurückzugeben”, sagt Gill.
„Die Tatsache, dass wir auch eine Umkehrung von Alterungsindikatoren in mit Krankheiten assoziierten Genen gesehen haben, ist besonders vielversprechend für die Zukunft dieser Arbeit.“
Bis jetzt verstehen die Wissenschaftler nicht vollständig, wie der Mechanismus hinter der transienten Reprogrammierung in der Reifungsphase funktioniert, aber sie glauben, dass bestimmte Schlüsselteile des Genoms, die dabei helfen, die Zellidentität zu kontrollieren, der Reprogrammierung entkommen könnten.
Es gibt eine große Anzahl altersbedingter Gesundheitsprobleme, die mit zunehmendem Alter angegangen werden müssen – von Herzkrankheiten bis hin zu Alzheimer – und in der Zukunft könnte die hier skizzierte Forschung hilfreich sein, um Wege zu finden, wie das Fortschreiten dieser Probleme angegangen werden kann.
Einer der nächsten Schritte wird darin bestehen, die hier verwendeten Techniken auf andere Zelltypen im Körper anzuwenden und sicherzustellen, dass die Prozesse absolut sicher sind, bevor sie aus dem Labor in klinische Studien gebracht werden.
„Möglicherweise können wir Gene identifizieren, die sich ohne Umprogrammierung verjüngen, und gezielt auf diese abzielen, um die Auswirkungen des Alterns zu verringern“, sagt der Molekularbiologe Wolf Reik vom Babraham Institute.
„Dieser Ansatz verspricht wertvolle Entdeckungen, die einen erstaunlichen therapeutischen Horizont eröffnen könnten.“
Die Forschung wurde in veröffentlicht eLife.