Artikel zur Langlebigkeit

Rückläufige Epidermis: Forscher altern menschliche Hautzellen um 30 Jahre

Forscher lassen menschliche Hautzellen um 30 Jahre altern

Hat es irgendeinen Sinn, den Alterungsprozess umzukehren, wenn man den Prozess nicht stoppen kann? Würden Sie trotz aller Faszination und Neugier ein Leben erleben wollen, das dem von Benjamin Button ähnelt und sich in die Zeit eines Neugeborenen zurückverwandelt? Sie möchten eher einen kontrollierten Sprung in die Zeit zurück in einen jugendlicheren Zustand.  

Eine Studie des Babraham Institute in Großbritannien liefert nun erste Erkenntnisse beweise dafür, dass die Alterungsuhr menschlicher Zellen auf kontrollierte Weise zurückgedreht wird. Durch den Einsatz der zellulären Reprogrammierung – einer mit dem Nobelpreis ausgezeichneten Technologie zur Rückwandlung reifer Zellen in Stammzellen – auf schnelle und kontrollierte Weise konnten Forscher die Hautzellen mehrerer Menschen altern lassen und den Prozess nach jahrzehntelangem Zurückspulen bremsen biologisches Alter.

Dr. Diljeet Gill, die die Arbeit als Ph.D. leitete. Student, sagte„Unsere Ergebnisse stellen einen großen Fortschritt in unserem Verständnis der Zellreprogrammierung dar.“ Wir haben bewiesen, dass Zellen verjüngt werden können, ohne ihre Funktion zu verlieren, und dass durch die Verjüngung die Funktion alter Zellen wiederhergestellt werden soll. Die Tatsache, dass wir auch eine Umkehrung der Alterungsindikatoren in krankheitsassoziierten Genen gesehen haben, ist für die Zukunft dieser Arbeit besonders vielversprechend.“

Neuprogrammierung des Zellalters

Altern ist der allmähliche Rückgang der Zell- und Gewebefunktion im Laufe der Zeit, der bei fast allen Organismen auftritt und mit einer Vielzahl molekularer Merkmale verbunden ist, die zur Berechnung des biologischen Alters herangezogen werden können. Im Gegensatz zum chronologischen Alter sind einige der molekularen Merkmale des Alterns reversibel – zumindest im Prinzip, was die interessante Frage aufwirft, ob molekulare Merkmale des Alterns umgekehrt und Zellen verjüngt werden können.

Im Jahr 2006 schockierte Shinya Yamanaka die wissenschaftliche Welt, als er die Neuprogrammierung induzierter pluripotenter Stammzellen (iPSC) enthüllte, den Prozess, durch den fast jede reife Zelle in einen embryonalen stammzellähnlichen Zustand umgewandelt werden kann. Interessanterweise konnten Forscher mithilfe von Molekülen, die heute als „Yamanaka-Faktoren“ bekannt sind, um die Neuprogrammierung von iPSC voranzutreiben, viele altersbedingte Veränderungen rückgängig machen und einige Merkmale sogar bis zum Jahr 0 zurücksetzen. Allerdings führt die Neuprogrammierung von iPSC auch zum Verlust des Originals Zellidentität und damit Funktion. Wenn man einen ganzen Menschen umprogrammieren würde, würde er sich im Grunde in eine nutzlose Kugel aus Stammzellen verwandeln.

Forscher lassen menschliche Hautzellen um 30 Jahre altern

Neue Technik verkürzt das Alter der Hautzellen um 30 Jahre

Im Gegensatz dazu können transiente Reprogrammierungsansätze, bei denen die Yamanaka-Faktoren für kurze Zeiträume aktiviert werden, möglicherweise eine Verjüngung ohne Verlust der Zellidentität erreichen. Das Ausmaß der durch frühere Methoden der vorübergehenden Neuprogrammierung erreichten Verjüngung war bescheiden (ca. 3 Jahre) im Vergleich zu der drastischen Reduzierung, die durch eine vollständige iPSC-Neuprogrammierung erreicht wurde. Diese Studie des Babraham Institute etablierte eine neuartige transiente Reprogrammierungsstrategie, bei der Yamanaka-Faktoren auf kontrollierte Weise aktiviert werden, um eine robuste und sehr substanzielle Verjüngung zu erreichen und gleichzeitig die ursprüngliche Zellidentität insgesamt beizubehalten.

Gill und Kollegen entnahmen Hautzellen von Spendern mittleren Alters und wendeten ihre Methode – die sie „Maturation Phase Transient Reprogramming“ (MPTR) nannten – an, um die Uhr der Zellen zurückzustellen, ohne ihre Identität zu verlieren. Interessanterweise verjüngte ihre Methode mehrere zelluläre Attribute erheblich, einschließlich der Muster von DNA-Modifikationen und der Genaktivität, die laut einer neuartigen Transkriptomuhr um etwa 30 Jahre verjüngt wurden.

Darüber hinaus sahen die gealterten Hautzellen nicht nur jünger aus, sondern wirkten auch jung; Die vorübergehend umprogrammierten Hautzellen produzierten jugendliche Mengen an Kollagenproteinen und zeigten eine teilweise funktionelle Verjüngung ihrer Bewegungen.

Insgesamt zeigt das britische Forschungsteam, dass es möglich ist, die Verjüngung von der vollständigen Neuprogrammierung der Pluripotenz zu trennen, was die Entdeckung neuer Anti-Aging-Gene und -Therapien erleichtern dürfte. Professor Wolf Reik, der die Forschung leitete, sagte: „Diese Arbeit hat sehr spannende Implikationen. Letztendlich können wir möglicherweise Gene identifizieren, die ohne Neuprogrammierung verjüngen, und gezielt auf diese abzielen, um die Auswirkungen des Alterns zu reduzieren. Dieser Ansatz verspricht wertvolle Entdeckungen, die einen erstaunlichen therapeutischen Horizont eröffnen könnten.“

Wie tief kann man sicher gehen?

Der Einfluss des Eintrittsalters ist ein Faktor, der noch untersucht werden muss. In dieser Studie untersuchten Gill und Kollegen die Auswirkungen von MPTR auf Hautzellen von Spendern mittleren Alters und beobachteten eine etwa 30-jährige Verjüngung. Es wird interessant sein, diese Methode an Fibroblasten von jüngeren und älteren Spendern durchzuführen, um zu sehen, ob die verjüngende Wirkung von MPTR konstant ist. In diesem Fall würden die Zellen immer 30 Jahre jünger werden als ihre Kontrollzellen. Alternativ kann die Wirkung von MPTR mit dem Anfangsalter skalieren, wobei bei Zellen von älteren Spendern eine stärkere Verjüngung beobachtet wird als bei Zellen von jüngeren Spendern.

Die Forscher des Babraham Institute stellen fest, dass mit einigen Ansätzen mehrere Zyklen vorübergehender Neuprogrammierung durchgeführt werden können. Es wird interessant sein zu untersuchen, ob MPTR wiederholt an Zellen durchgeführt werden kann und ob dies das Ausmaß der Verjüngung verbessern kann.

Verweise:

Gill D, Parry A, Santos F, et al. Multiomische Verjüngung menschlicher Zellen durch vorübergehende Reprogrammierung in der Reifungsphase. Elife. 2022;11:e71624. Veröffentlicht am 8. April 2022. doi:10.7554/eLife.71624



Älterer Eintrag Neuerer Beitrag