Forscher entschlüsseln den Alterungsprozesses in den Zellen – 研究者らが細胞の老化過程を解明

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Torsten Lorenz, Beitrag vom 1. Juni 2022

Eine Studie von Wissenschaftlern des Wellcome-MRC Cambridge Stem Cell Institute und des Wellcome Trust Sanger Institute legt eine neue Theorie des Alterns nahe.

Altersbedingte Veränderungen in der Blutproduktion

Die Forscherinnen und Forscher fanden heraus, dass genetische Veränderungen, die sich im Laufe des Lebens langsam in Blutstammzellen ansammeln, wahrscheinlich für die dramatischen Veränderungen in der Blutproduktion nach dem siebzigsten Lebensjahr verantwortlich sind. 

Im Laufe des Lebens kommt es in allen menschlichen Zellen zu genetischen Veränderungen, den so genannten somatischen Mutationen. 

Der Alterungsprozess wird aller Wahrscheinlichkeit nach durch die Anhäufung verschiedener Arten von Schäden an den menschlichen Zellen im Laufe der Zeit verursacht. 

Eine Theorie besagt, dass die Anhäufung von somatischen Mutationen dazu führt, dass die Zellen nach und nach ihre Funktionsreserve verlieren. 

Unklar ist allerdings, wie eine solche allmähliche Anhäufung molekularer Schäden zu einer abrupten Verschlechterung der Funktionsfähigkeit unserer Organe nach dem Alter von 70 Jahren führen kann.

Zur Erforschung dieses Alterungsprozesses untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Produktion von Blutzellen aus dem Knochenmark und analysierte zehn Personen unterschiedlichen Alters, von Neugeborenen bis zu älteren Menschen.

Stammzellklone und Treibermutationen

Die Forscher sequenzierten das gesamte Genom von 3.579 Blutstammzellen und identifizierten alle somatischen Mutationen, die in jeder Zelle enthalten waren. 

Aus diesen Daten rekonstruierten sie die „Stammbäume“ der Blutstammzellen jeder Person und konnten so zum ersten Mal einen unverfälschten Blick auf die Beziehungen zwischen den Blutzellen werfen und zeigen, wie sich diese Beziehungen im Laufe des menschlichen Lebens verändern.

Dabei stellten die Forschenden fest, dass sich diese „Stammbäume“ ab einem Alter von 70 Jahren dramatisch verändern. Die Produktion von Blutzellen bei Erwachsenen unter 65 Jahren stammte von 20.000 bis 200.000 Stammzellen, von denen jede in etwa die gleiche Menge beitrug. 

Bei Menschen über 70 Jahren war die Blutproduktion dagegen sehr ungleichmäßig. Eine reduzierte Anzahl expandierter Stammzellklone – nur 10 bis 20 – trug bei sämtlichen untersuchten älteren Menschen bis zur Hälfte der gesamten Blutproduktion bei. 

Diese hochaktiven Stammzellen hatten sich im Laufe des Lebens der betreffenden Person nach und nach vermehrt, was durch eine seltene Untergruppe somatischer Mutationen, die so genannten „Treibermutationen“, verursacht wurde.

Diese Entdeckungen veranlasste das Forscherteam, ein Modell zu entwickeln, bei dem altersbedingte Veränderungen in der Blutproduktion auf somatische Mutationen zurückzuführen sind, die dazu führen, dass „egoistische“ Stammzellen das Knochenmark älterer Menschen dominieren. 

Dieses Modell mit der stetigen Einführung von Treibermutationen, die das Wachstum funktionell veränderter Klone über Jahrzehnte hinweg bewirken, erklärt die drastische und unvermeidliche Verschiebung hin zu einer geringeren Vielfalt der Blutzellpopulationen nach dem 70. 

Welche Klone dominant werden, ist von Mensch zu Mensch unterschiedlich, und so erklärt das Modell auch die Unterschiede im Krankheitsrisiko und anderen Merkmalen bei älteren Erwachsenen.

Faktoren die mit dem Altern einhergehen

Laut Dr. Elisa Laurenti von der University of Cambridge, die an der Studie mitgewirkt hat, führen Faktoren wie chronische Entzündungen, Rauchen, Infektionen und Chemotherapie zu einem früheren Wachstum von Klonen mit krebsauslösenden Mutationen. 

Die Forscher gehen davon aus, dass diese Faktoren auch den mit dem Altern einhergehenden Rückgang der Vielfalt der Blutstammzellen vorantreiben. Möglicherweise gibt es auch bestimmte Faktoren, die diesen Prozess verlangsamen könnten.

Nun geht es den Forschern zufolge darum, herauszufinden, wie sich diese neu entdeckten Mutationen auf die Blutfunktion bei älteren Menschen auswirken, damit das Krankheitsrisiko minimiert und ein gesundes Altern gefördert werden kann.

Die Forschungsergebnisse wurden in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Eine zweite Studie, die ebenfalls heute in dem Fachblatt Nature veröffentlicht wurde, erforscht, wie verschiedene individuelle Treibermutationen die Zellwachstumsraten im Laufe der Zeit beeinflussen.

研究者らが細胞の老化過程を解明

ウェルカムMRCケンブリッジ幹細胞研究所とウェルカム・トラスト・サンガー研究所の科学者による研究が、老化に関する新しい理論を示唆しています。

研究者らは、血液幹細胞に一生かけてゆっくりと蓄積される遺伝子の変化が、70歳以降の血液産生の劇的な変化に関与している可能性が高いことを突き止めたのです。

Quellen

University of Cambridge / Wellcome Trust Sanger Institute / Wellcome-MRC Cambridge Stem Cell Institute / Peter Campbell, Clonal dynamics of haematopoiesis across the human lifespan, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04786-ywww.nature.com/articles/s41586-022-04786-y

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