Alterungsprozess: Wie erworbene genetische Veränderungen die Blutbildung beeinträchtigen

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Torsten Lorenz, Beitrag vom 1. Juni 2022

Neueste wissenschaftliche Forschungsergebnisse zeigen, wie genetische Mutationen die Produktion von Blutzellen in verschiedenen Lebensabschnitten beeinträchtigen. 

Wissenschaftler des Wellcome Sanger Institute, des Cambridge Stem Cell Institute und des Europäischen Instituts für Bioinformatik (EMBL-EBI) konnten zeigen, wie diese Veränderungen mit dem Alterungsprozess und der Entwicklung altersbedingter Krankheiten, einschließlich Blutkrebs, zusammenhängen.

Im Laufe des Lebens erwerben alle menschlichen Zellen genetische Veränderungen in ihrer DNA, die als somatische Mutationen bekannt sind, wobei eine bestimmte Untergruppe von Mutationen die Zellen zur Vermehrung anregt. 

Dies geschieht häufig bei Zellen, die zur Herstellung von Blut dienen, den so genannten Blutstammzellen, und führt zum Wachstum von Zellpopulationen mit identischen Mutationen, den so genannten „Klonen“. 

Dieser Prozess, der als klonale Hämatopoese“ bezeichnet wird, ist mit zunehmendem Alter allgegenwärtig und stellt einen Risikofaktor für die Entstehung von Blutkrebs und anderen altersbedingten Krankheiten dar.

Um nachvollziehen zu können, wie und wann sich die klonale Hämatopoese entwickelt, wie sie durch das Altern beeinflusst wird und wie sie mit Krankheiten zusammenhängt, haben die Forschenden im Rahmen der SardiNIA-Längsschnittstudie fast 700 Blutzellklone von 385 Personen über 55 Jahren untersucht. Die Probanden spendeten über einen Zeitraum von bis zu 16 Jahren regelmäßig Blutproben.

Die DNA-Sequenzierung der Blutproben zeigte, dass 92,4 Prozent der Klone über den untersuchten Zeitraum mit einer stabilen exponentiellen Rate wuchsen. Die Wachstumsrate wurde in erster Linie von der Art des mutierten Gens in jedem Klon beeinflusst.

Nach der Erfassung des Verhaltens der Klone im späteren Leben verwendete das Forscherteam mathematische Modelle, um deren Wachstumsmuster über die gesamte menschliche Lebensspanne abzuleiten. 

Dabei wurde festgestellt, dass sich das Verhalten der Klone je nach Identität des mutierten Gens mit dem Alter drastisch verändert.

So expandierten Klone, die durch Mutationen in DNMT3A angetrieben wurden, in jungen Jahren schnell und verlangsamten sich dann im Alter. Ferner traten Klone, die durch Mutationen in TET2 angetrieben wurden, auf und wuchsen während des gesamten Lebens gleichmäßig, so dass sie nach dem Alter von 75 Jahren häufiger wurden als DNMT3A-mutierte Klone. 

Die Klone mit Mutationen in den Spleißgenen U2AF1 und SRSF2 schließlich expandierten ausschließlich im späteren Lebensalter und wuchsen mit am schnellsten.

Diese altersabhängigen Verhaltensweisen der Klone spiegeln die Häufigkeit des Auftretens verschiedener Arten von Blutkrebs wider und zeigen, dass Mutationen, die mit einem schnellen klonalen Wachstum einhergehen, mit größerer Wahrscheinlichkeit zu einer bösartigen Erkrankung führen.

Laut Dr. Margarete Fabre, leitende Forscherin der Studie und Doktorandin am Wellcome Sanger Institute und der Universität Cambridge, zeigen die Ergebnisse der vorliegenden Studie, wie erworbene genetische Veränderungen die Blutbildung im Laufe unseres Lebens beeinträchtigen, wobei normale Blutstammzellen mit Zellen konkurrieren, die bereits vor der Leukämie mutiert sind. 

Wenn es gelingt, zu verstehen, warum einige Mutationen in der Jugend und andere im Alter vorherrschen, könnte die Wissenschaft Wege finden, die Gesundheit und Vielfalt der menschlichen Blutzellen zu erhalten, so Dr. Margarete Fabre. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Quellen

Wellcome Trust Sanger Institute / University of Cambridge / EMBL-EBI / George Vassiliou, The longitudinal dynamics and natural history of clonal haematopoiesis, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04785-zwww.nature.com/articles/s41586-022-04785-z

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