Trotz jahrhundertelanger Forschung und medizinischer Fortschritte sind noch immer viele Rätsel ungelöst. Vor allem das Verständnis der Ursachen des Alterns und wie wir es verlangsamen oder umkehren können. Eine neue Studie, die in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht wurde, könnte nun endlich Antworten auf diese Fragen gefunden haben.

Forscher an der Universität zu Köln haben herausgefunden, dass die Gentranskription – der Prozess, bei dem eine Zelle aus einem Stück DNA eine Kopie von RNA erstellt – mit dem Alter nicht nur schneller, sondern auch weniger präzise und fehleranfälliger wird, sondern dass einige Prozesse uns auch dabei helfen könnten, diesen Verfall umzukehren.

„Das ist bisher die einzige große Entdeckung meines Lebens. Ich meine, das ist eine Art Entdeckung, die man nicht alle Tage macht“, sagt Andreas Beyer, der leitende Forscher des Wissenschaftlerteams, und nennt die Ergebnisse „eine wichtige Entdeckung“. „Auf Twitter herrscht große Aufregung. Einige Kollegen sind sehr enthusiastisch“, sagte er gegenüber Euronews Next.

Bevor Beyer und sein Team vor zehn Jahren mit ihrem Forschungsprojekt begannen, untersuchten die meisten Alterungsstudien „lediglich die unterschiedliche Genexpression“, sagt Beyer.

Frühere Studien, erklärt er, hätten sich vor allem mit Fragen beschäftigt wie: „Welche Gene werden im Alter aktiviert und welche deaktiviert?“ und „Wie verändern sich die Bewegungen oder der Stoffwechsel der Zelle im Alter?“

Aber niemand fragte sich, wie sich der Transkriptionsprozess selbst mit zunehmendem Alter verändert, wenn Im Gegenteil, diese Linie könnte Erkenntnisse liefern, die uns letztlich dabei helfen, den altersbedingten Verfall aufzuhalten oder sogar umzukehren.

Transkription, der Schlüssel zum gesunden Altern

Die Transkription ist für die Forschung von entscheidender Bedeutung, da sie der Prozess ist, bei dem eine Zelle aus einem DNA-Stück eine RNA-Kopie erstellt. Diese Kopie ist wichtig, da sie die genetischen Informationen enthält, die zur Herstellung neuer Proteine ​​in einer Zelle erforderlich sind. Proteine ​​bestimmen die Gesundheit und Funktionalität von Zellen, die allen Lebewesen Struktur verleihen.

Im Laufe unseres Lebens regenerieren sich unsere Zellen, „aber jede Zelle ist anders, und was sie unterscheidet, sind die unterschiedlichen Gene, die in ihr aktiviert werden“, erklärt Beyer. „Diese Aktivierung nennt man Transkription.“ Da Gene den Zellen ihren „Zweck“ geben, muss ihre Transkription fehlerfrei sein.

„Man muss für jedes Gen die richtige Menge an Transkripten erstellen, um eine exakte Kopie der Gensequenz zu haben. Aber man muss auch genau die Gene aktivieren, die die Zelle braucht, um so zu funktionieren, wie sie sollte“, erklärt Beyer.

Es gibt viele verschiedene Zelltypen im menschlichen Körper: Nervenzellen, Muskelzellen, Blutzellen, Hautzellen usw. Und da jede Zelle eine andere Funktion erfüllt, wird in jedem Zelltyp ein anderer Satz Gene aktiviert (d. h. transkribiert).

Die „Maschine“ (wie Beyer sie nennt), die für die transkriptionelle Kopie von Gensequenzen verantwortlich ist, heißt Pol II (RNA-Polymerase II).

Und sein Team fand heraus, dass der Transkriptionsprozess mit zunehmendem Alter schneller wird. Diese beschleunigte Transkription führt dazu, dass Pol II mehr Fehler macht, was zu im Wesentlichen „falschen“ Kopien führt, die zahlreiche Krankheiten verursachen können.

„Wenn Pol II zu schnell wird, macht es mehr Fehler und die Sequenz ist nicht mehr identisch mit der Genomsequenz. Die Folgen sind ähnlich wie bei Mutationen im Genom selbst“, betont Beyer.

Schlechte Kopien stoppen, die zweite große Entdeckung

Frühere Studien haben bereits gezeigt, dass eine kalorienarme Ernährung und die Hemmung der Insulinsignalübertragung, also die Blockierung des Signals zwischen Insulin und Zellen, bei vielen Tieren die Alterung verzögern und die Lebensdauer verlängern können. Mit ihren Experimenten wollte Beyers Team herausfinden, ob diese Ernährung einen Einfluss auf die Geschwindigkeit von Pol II hat, um letztlich die Anzahl defekter Kopien zu reduzieren.

Die Untersuchung, eine Zusammenarbeit von 26 Personen in sechs verschiedenen Laboren, führte zunächst Experimente mit Würmern, Mäusen und Fruchtfliegen durch, die genetisch so verändert wurden, dass sie die Insulinsignalisierung hemmen, und mit Mäusen auf kalorienreduzierter Diät, um die Leistung der zellulären Transkription im Alter zu bestimmen. In beiden Fällen reagierte und bewegte sich Pol II langsamer und machte weniger Fehler.

Beyer und sein Team überwachten dann das Überleben von Fruchtfliegen und Würmern, die die Mutation trugen, die Pol II verlangsamte, und stellten fest, dass die Tiere 10 bis 20 Prozent länger lebten als ihre nicht mutierten Artgenossen.

Als die Forscher mithilfe der Genomeditierung Mutationen in den Würmern rückgängig machten, verkürzte sich die Lebensdauer der Tiere, womit ein Ursache-Wirkungs-Zusammenhang hergestellt wurde.

Um ihr Experiment an Menschen zu testen, arbeiteten die Wissenschaftler mit Blutproben von jungen und älteren Personen.

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„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 verglichenen Ergebnisse bestätigten damit, dass es sich „wirklich um ein generelles Phänomen der Alterung handelt und nicht nur spezifisch auf ein einzelnes Modell von zum Beispiel Fliegen zutrifft“, erklärt Beyer.

„Unsere Studie belegt, dass beispielsweise eine gesunde oder kalorienreduzierte Ernährung die Qualität der Transkription der RNA-Produktion in der Zelle verbessern würde. Und das hätte dann auf lange Sicht positive Auswirkungen auf die Zellen.“

Die Erkenntnisse könnten helfen, die Entstehung von Krebs zu verhindernbemerkt Papantonis, denn „es handelt sich um eine Krankheit des fortgeschrittenen Alters, die auf Fehler zurückzuführen ist. Die Begrenzung von Fehlern könnte eine Möglichkeit sein, das Auftreten von Krebs oder Krankheiten im späteren Leben zu begrenzen.“

Diese Entdeckungen könnten es uns auch ermöglichen, „das Altern besser zu verstehen, besser zu verstehen, was passiert, wenn wir altern“ und letztlich „künftige Entdeckungen besser zu verstehen, die meiner Meinung nach neue Möglichkeiten eröffnen, das Altern zu verzögern oder ein gesundes Altern zu erreichen“, schließt er. Beyer.

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