Zuletzt aktualisiert am 24. November 2022 um 14:31
Neue Behandlungen für altersbedingte Krankheiten?
Altern ist der allmähliche Rückgang der Zell- und Gewebefunktionen. Die Reprogrammierung von induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC) ist ein Prozess, mit dem jede Zelle in einen embryonalen stammzellähnlichen Zustand umgewandelt werden kann. Diese embryonalen Stammzellen können zu jeder beliebigen Zelle verarbeitet werden.
iPSC kann somit altersbedingte Veränderungen rückgängig machen, einschließlich von oxidativem Stress und von der Verkürzung von Telomeren. Telomere sind die Kappen, die Stränge von Erbmaterial schützen. Wenn sie ihre Funktion durch altersbedingte Verkürzung nicht mehr erfüllen können, kann das Erbmaterial nicht mehr für die Bildung von Proteinen verwendet werden.
Eine frühe Form dieser Technik wurde bekanntermaßen bei „Dolly“ angewendet. Das Schaf war das erste Säugetier, das 1996 aus einer erwachsenen Körperzelle geklont wurde.
Die Umprogrammierung von iPSC führt jedoch auch zu einem Verlust der ursprünglichen Zellidentität und -funktion. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass kurzfristige iPSC-Ansätze die Zellidentität bewahren und altersbedingte Veränderungen bei Mäusen rückgängig machen können.
Ein partieller iPSC-Reprogrammierungsansatz könnte menschliche Zellen verjüngen und gleichzeitig dazu beitragen, neue Behandlungen für altersbedingte Erkrankungen zu entwickeln, einschließlich Herzerkrankungen, Diabetes und neurologische Störungen.
Für die aktuelle Studie wendeten Forscher vom Instituto Gulbenkian de Ciencia in Portugal eine partielle iPSC-Technik auf Hautzellen mittleren Alters an. Nach molekularen Messungen, unter anderem DNA-Methylierungsuhren und Transkriptome, fanden sie heraus, dass die Zellen dadurch bis zu 40 Jahre jünger wurden.
„Wir haben gezeigt, dass wir mit dieser Technik im Labor Zellen verjüngen können“, sagte Studienautor Dr. Ines Milagre. „Diese Zellen scheinen in den von uns getesteten Funktionen, wie der Kollagenproduktion und in Wundheilungsassays, zumindest teilweise eher jüngeren Zellen zu ähneln.“
Die Forscher führten virale Vektoren in Hautzellen von drei Spendern im epigenetischen Alter von 45, 49 und 55 Jahren ein. Die viralen Vektoren erzwangen die Expression von vier Proteinen, die als Yamanaka-Faktoren bekannt sind und die Bildung von Stammzellen induzieren können.
Anstatt die Zellen jedoch für die 50 Tage, die für eine vollständige zelluläre Reprogrammierung benötigt werden, den viralen Vektoren auszusetzen, entfernten sie die Zellen nach 10, 13, 15 oder 17 Tagen.
Bei der Messung des DNA-Methylierungsalters der Zellen stellten sie fest, dass 10 Tage Exposition das Zellalter um 20 Jahre und 17 Tage Exposition um 40 Jahre reduzierten. Sie berichteten über ähnliche Ergebnisse von anderen zellulären Messungen.
Allerdings ist fraglich, ob epigenetische Uhrmessungen das Verhalten der Zellen im menschlichen Körper widerspiegeln können. „Es ist von größter Bedeutung festzuhalten, dass dies nur ein Proof-of-Principle-Experiment ist“, betonte Dr. Milagre. Die Untersuchungen wurden in einer unter Laborbedingungen durchgeführt.
Dr. Milagre: „Die in dieser Studie verwendeten Vektoren und Proteine können für normale Zellen gefährlich sein, da sie sie in Krebszellen verwandeln können.“ Deshalb sei diese Studie nur der erste Schritt und weit entfernt von einer klinischen Lösung.
Als Nächstes wollen die Forscher prüfen, ob diese Technologie auch bei anderen Geweben wie Muskel-, Leber- und Blutzellen funktioniert.
Quelle:
Gill D, Parry A, Santos F, Okkenhaug H, Todd CD, Hernando-Herraez I, Stubbs TM, Milagre I, Reik W. Multi-omic rejuvenation of human cells by maturation phase transient reprogramming. Elife. 2022 Apr 8;11:e71624. doi: 10.7554/eLife.71624. Epub ahead of print. PMID: 35390271.
