Es gibt rund 200 verschiedene Zelltypen im Körper, die jedoch alle auf Stammzellen zurückzuführen sind. Bevor sie sich in Herz, Leber, Blut, Immunzellen und mehr unterschieden, wurden sie als pluripotent bezeichnet, was bedeutete, dass sie alles werden konnten.
Bereits 2006 entdeckte Shinya Yamanaka vier Gene, die, als sie gezwungen wurden, sich selbst zu exprimieren, die Zellen in ihren vordifferenzierten Zustand zurückstießen. Für viele, einschließlich des Nobelpreis-Komitees, das Yamanaka den Nobelpreis für Medizin 2012 verlieh, war dies ein Indiz dafür, dass wir eines Tages den natürlichen Alterungsprozess tatsächlich umkehren könnten. Es gab jedoch erhebliche Probleme. Durch das Einschalten dieser Gene ließen die Forscher die Zellen ihre Identität verlieren. Da die Zellen dann in alles hineinwachsen können, tun sie dies, und dies führt häufig zu Krebs, kann aber auch dazu führen, dass die Zellen ihre Arbeit nicht mehr ausführen können - problematisch, wenn Sie eine Herz- oder Leberzelle haben.
Forscher des Salk-Instituts in La Jolla, Kalifornien, haben möglicherweise eine Lösung. In einem kürzlich in Cell veröffentlichten Artikel haben sie gezeigt, dass sie in der Lage sind, Zellen, einschließlich menschlicher Zellen in vitro und Mauszellen in vivo, dazu zu bewegen, sich wie jüngere Zellen zu verhalten, wodurch die Lebensdauer der Mäuse und die Widerstandsfähigkeit der menschlichen Zellen erhöht werden. Die Forschung stellt einen wichtigen Schritt dar, um das Altern auf Zellebene zu verstehen, und könnte mit der Zeit auf Therapien verweisen, die darauf beruhen, wie und ob eine Reihe von Genen, die den Alterungsprozess steuern, exprimiert werden.
„Hier geht es hauptsächlich um die Plastizität des Alterungsprozesses“, sagt Juan Carlos Izpisua Belmonte, Professor an der Salk und Autor der Studie. „Stell dir vor, du schreibst ein Manuskript. Am Ende Ihres Lebens, wenn Sie das Manuskript an viele Menschen weitergeben, wird es viele Noten geben, viele zusätzliche. Was wir hier machen ... ist, einige dieser Spuren zu beseitigen. “
Belmonte und sein Labor entwickelten eine clevere Lösung für einige der Probleme, die durch die Yamanaka-Faktoren verursacht wurden. Sie wussten, dass beim Einschalten dieser Gene die Umprogrammierung der Zellen schrittweise ablief - bestimmte Effekte traten zu verschiedenen Zeiten auf. Sie meinten, wenn Sie die Yamanaka-Faktoren ein- und ausschalten könnten, könnten Sie den Prozess stoppen, bevor die Zellen bis zur Pluripotenz zurückgegangen sind.
Damit dies funktioniert, haben sie einige genetische Veränderungen an Labormäusen vorgenommen. In diesen Mäusen können diese vier Gene leicht durch eine Verbindung im Wasser der Mäuse ein- oder ausgeschaltet werden. Dann führten sie das Experiment in Zyklen durch, wobei die Faktoren zwei Tage lang eingeschaltet und dann fünf Tage lang ausgeschaltet wurden.
Sie probierten es mit zwei Arten von Mäusen aus: Einige hatten Progerie, eine schnell alternde genetische Erkrankung, die ihre Lebensdauer auf ungefähr 16 Wochen verkürzt. und einige, die auf natürliche Weise bis zu einem Jahr gealtert sind. Unter der Behandlung neigten die Mäuse mit Progerie dazu, 22 oder 23 Wochen zu leben (etwa 30 Prozent länger als normal), und die natürlich gealterten Mäuse zeigten eine größere Resistenz gegen Muskelverletzungen, Stoffwechselerkrankungen und andere Altersmerkmale.
„Wir glauben wirklich, dass die epigenetische Regulation einer der Haupttreiber des Alterns ist“, sagt Alejandro Ocampo, ein wissenschaftlicher Mitarbeiter in Belmontes Labor und Hauptautor der Studie. "Aufgrund der Tatsache, dass es dynamisch ist, haben Sie Platz und die Möglichkeit, es nicht nur zu verlangsamen, sondern es auch wieder in einen jüngeren Zustand zu versetzen."
Aber er fügt hinzu, dass es bei der Arbeit, die sie bisher geleistet haben, mehr darum geht, die Auswirkungen des Alters zu mildern, als sie rückgängig zu machen. Dazu müssten alte Mäuse in einen früheren Zustand zurückversetzt werden, sagt er. "Dieses Experiment ist viel komplizierter als das, was wir gezeigt haben."
Wenn dies getan werden könnte, könnte das Ergebnis sehr wichtig sein.
„Altern ist der Hauptrisikofaktor für die meisten Krankheiten, an denen wir leiden. Wenn Sie in der Lage sind, den Alterungsprozess zu verlangsamen oder umzukehren, können Sie einen großen Einfluss auf diese Krankheiten haben “, sagt Ocampo. "Unser Fokus liegt mehr auf der Ausweitung der Gesundheitsspanne, daher möchten wir die Anzahl der gesunden Jahre verlängern."
Als die Forscher die Behandlung einstellten, ließen die Auswirkungen jedoch schnell nach, betonte Tom Rando, ein Neurologieprofessor aus Stanford, der 2012 vorschlug, die epigenetische Reprogrammierung durch Entkopplung der Verjüngung von der zu Krebs und anderem führenden Desdifferenzierung zu erreichen Probleme. Die Forschung des Salk-Instituts ist wichtig, sagt er, weil sie genau diese Idee aufgreift.
"Zunächst einmal bin ich beeindruckt von der Studie, machen Sie keinen Fehler", sagt Rando. "Der nächste Schritt, von der Art der Phänomenologie, die wir beobachteten, und den Mechanismen, die wir vorschlugen, bis zu einer echten Intervention, die darauf abzielt, neu zu programmieren, um zu sehen, ob Sie das tun können."
Anstatt nur die gleiche Arbeit auf den Menschen zu übertragen, versucht Belmontes Labor, die Mechanismen zu verstehen, mit denen die Verjüngung funktioniert. Sie können keine transgenen Menschen erschaffen, nur um die Behandlung zu verabreichen, so wie sie es bei Mäusen getan haben. Deshalb suchen sie nach Wegen, Chemikalien zu verwenden, um einige der gleichen Dinge zu tun, die Yamanaka-Faktoren tun, wenn sie induziert werden, aber sie wenden die an zyklische Verabreichung entwickelten sie in dieser Studie.
"Dies ist nur der Anfang", sagt Ocampo. "Wir sehen gerade erst, dass wir dies tun können, aber natürlich können wir es viel besser tun, wenn wir mehr über den Prozess wissen."
