Für Behandlung von Krankheiten Forscher entwickeln Methode zur Zellverjüngung

Sie drehen an der Uhr des Alterns: Wissenschaftler der US-Eliteuniversität Stanford wollen Gelenkkrankheiten heilen, indem sie Körperzellen umprogrammieren.
Berliner Senioren auf einer Laufbahn (Archivbild): "Ein bedeutender Schritt in Richtung des Ziels, die Zellalterung umzukehren"

Berliner Senioren auf einer Laufbahn (Archivbild): "Ein bedeutender Schritt in Richtung des Ziels, die Zellalterung umzukehren"

Foto: Julian Stratenschulte/ DPA

US-Forscher der Universität Stanford wollen eine Methode gefunden haben, mit der sich menschliche Zellen in einen jüngeren Zustand umprogrammieren lassen. Die Technik könne zukünftig bei der Behandlung von Krankheiten wie Muskelschwund oder chronisch-degenerativen Gelenkveränderungen helfen, schreiben die Wissenschaftler in einer Studie, die in der Fachzeitschrift "Nature Communications"  veröffentlicht wurde.

Als eine Hauptursache des Alterns wird die zunehmende Fehlerhaftigkeit des sogenannten Epigenoms vermutet. Dabei handelt es sich um ein System von Proteinen, in das die DNA verpackt ist und das den Zugang zu den Genen kontrolliert. Das Stanford-Team hat nun eine Technik entwickelt, mit der diese Fehler beseitigt werden könnten, um die Alterung der Zelle zurückzunehmen.

Die Wissenschaftler beschreiben ihr Verfahren als "einen bedeutenden Schritt in Richtung des Ziels, die Zellalterung umzukehren". Der Biologe Leonard Guarente vom Massachusetts Institute of Technology (MIT), der selbst nicht an der Studie beteiligt war, erklärte der "New York Times" , die Methode sei "eines der vielversprechendsten Beschäftigungsfelder der Alternsforschung". Allerdings werde es lange dauern, entsprechende Medikamente zu entwickeln.

Forscher nutzen Idee eines Nobelpreisträgers

Der jetzt vorgestellte Ansatz verwendet die Erkenntnisse des Medizinnobelpreisträgers Shinya Yamanaka, dem es 2006 erstmals gelang, das Epigenom einer Zelle in den embryonalen Zustand umzuprogrammieren. Embryonale Stammzellen können sich zu jedem der spezialisierten Zelltypen des Körpers entwickeln. Ob sie zu einer Haut-, Augen- oder Leberzelle werden, wird durch chemische Markierungen auf dem Epigenom bestimmt.

In jedem Zelltyp machen diese Markierungen nur jene Gene zugänglich, die der Zelltyp tatsächlich benötigt, während alle anderen Gene in der DNA gesperrt werden. Das Muster der Markierungen auf dem Epigenom legt somit die Identität jeder Zelle fest. Mit zunehmendem Alter der Zelle häufen sich aber Fehler im Markierungssystem an, die die Effizienz der Zelle beim Ein- und Ausschalten der für ihre Operationen benötigten Gene beeinträchtigen.

Yamanaka vollbrachte es, die Bestimmung einer Zelle mit einem Satz von vier Transkriptionsfaktoren - also Proteinen, die wiederum Gene aktivieren - rückgängig zu machen. Eine mit den Yamanaka-Faktoren behandelte Zelle löscht die Markierungen auf dem Epigenom, so dass die Zelle ihre Identität verliert und in den embryonalen Zustand zurückkehrt. Dabei gehen auch die im Laufe des Alterungsprozesses entstandenen fehlerhaften Markierungen verloren.

In einem ersten Test starben alle Versuchstiere

Aber die Yamanaka-Faktoren sind kein simples Allheilmittel. In einem Experiment mit lebenden Mäusen löschten die Faktoren die Zellfunktionen, führten zu einem krebsartig schnellen Zellwachstum und töteten letztlich alle Tiere. Erst eine Entdeckung des Genetikers Juan Carlos Izpisua Belmonte aus San Diego brachte neue Hoffnung: Er fand heraus, dass die Yamanaka-Faktoren dafür eingesetzt werden können, das Alter umzukehren, ohne die Zellidentitäten komplett zu löschen. Allerdings musste er dazu gentechnische Veränderungen an Mäusen vornehmen.

Das Stanford-Team entwickelte nun ein Verfahren, bei dem die Yamanaka-Faktoren gering dosiert in die menschlichen Zellen von Patienten eingebracht werden können. Außerdem fanden sie heraus, dass die Faktoren in zwei Schritten zu wirken scheinen: Sie heben die Energie des Epigenoms zunächst auf ein Niveau, das die Spuren des Alterns verschwinden lässt, und danach auf ein Niveau, auf dem die Zellidentität verloren geht. Die Forscher wollen es geschafft haben, diesen zweiten Schritt zu unterbinden.

jki
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