Die Verkürzung der menschlichen Telomere – Kappen, die unsere Chromosomen vor Verschlechterung schützen – wurde mit Alterung und Krankheit in Verbindung gebracht. Jetzt sagen Forscher der Stanford University School of Medicine, CA, dass sie einen Weg gefunden haben, diese Telomere zu verlängern, was möglicherweise die Tür zu neuen Behandlungen für viele altersbedingte und genetische Bedingungen öffnet.
Das Forscherteam unter der Leitung von John Ramunas, PhD, und Eduard Yakubov, PhD, veröffentlicht seine Ergebnisse in The FASEB Journal.
Chromosomen sind fadenförmige Strukturen, die sich am Ende von DNA-Strängen befinden und unsere gesamte genetische Information enthalten. Telomere schützen unsere Chromosomen davor, während der Zellteilung beschädigt zu werden.
Die Telomere werden jedoch mit jeder Zellteilung kürzer und können einen Punkt erreichen, an dem sie die Chromosomen nicht mehr schützen können, so dass sie dem Verfall preisgegeben sind. Dies führt zu Alterung und Krankheitsentwicklung.
Die Untersuchung menschlicher Zellen im Labor ist wichtig, um neue Wege zur Behandlung solcher Krankheiten zu finden, aber das Team sagt, dass die Verkürzung der Telomere dies zu einer Herausforderung macht; es erlaubt den Forschern nur, Zellen über einige Teilungen zu beobachten, bevor sie sterben.
Aber jetzt sagen Ramunas, Yakubov und ihr Team, dass sie einen Weg gefunden haben, die Länge der Telomere zu verlängern, was die Anzahl der menschlichen Zellen, die für Studien zur Verfügung stehen, erhöhen könnte.
Neue Methode erhöht Telomerlänge um bis zu 10%
Um die Telomerlänge zu erhöhen, verwendete das Team eine modifizierte Art von Ribonukleinsäure (RNA), die die kodierende Sequenz von TERT enthält.
TERT ist die aktive Komponente der Telomerase – ein Enzym, das von Stammzellen exprimiert wird und die Gesundheit der Telomere aufrechterhält, wenn sie an die nächste Generation weitergegeben werden. Obwohl Stammzellen TERT exprimieren, stellen die Forscher fest, dass die meisten anderen Zelltypen dies nicht tun.
In ihrer Studie erklären die Forscher, dass die Einführung von nur drei Anwendungen der modifizierten RNA (genannt modifizierte TERT mRNA) in menschliche Zellen über einige Tage die Telomerlänge um bis zu 10 % erhöhte. Junge Menschen besitzen Telomere, die etwa 8.000-10.000 Nukleotide lang sind, stellt das Team fest, aber die modifizierte TERT-kodierende RNA erhöhte die Telomerlänge um etwa 1.000 Nukleotide.
Darüber hinaus sagen die Forscher, dass menschliche Hautzellen, die mit modifizierter TERT-mRNA behandelt wurden, sich etwa 28 Mal mehr teilten als solche, die unbehandelt blieben, während behandelte menschliche Muskelzellen sich etwa drei Mal mehr teilten.
Ramunas sagt, dass das Team angenehm überrascht war, dass modifizierte TERT mRNA die Telomerlänge effektiv erhöhte.
„Frühere Versuche, mRNA-kodierende TERT zu verabreichen, verursachten eine Immunantwort gegen Telomerase, was schädlich sein könnte“, fügt er hinzu.
„Im Gegensatz dazu ist unsere Technik nicht immunogen. Bestehende transiente Methoden zur Verlängerung der Telomere wirken langsam, während unsere Methode innerhalb weniger Tage wirkt, um die Verkürzung der Telomere umzukehren, die über mehr als ein Jahrzehnt des normalen Alterns auftritt. Dies legt nahe, dass eine Behandlung mit unserer Methode kurz und selten sein könnte.“
Erkenntnisse könnten zu neuen Behandlungen für genetische, altersbedingte Störungen führen
Die Forscher sagen, ihre neue Technik könnte zu neuen Behandlungen für altersbedingte Krankheiten und genetische Bedingungen führen, die mit Telomerverkürzung verbunden sind, wie z.B. Duchenne-Muskeldystrophie – eine vererbte neuromuskuläre Erkrankung, von der schätzungsweise 1 von 3.600 männlichen Säuglingen in den USA betroffen ist.
Studien-Mitautorin Helen Blau fügt hinzu:
„Jetzt haben wir einen Weg gefunden, die menschlichen Telomere um bis zu 1.000 Nukleotide zu verlängern und damit die innere Uhr in diesen Zellen um das Äquivalent von vielen Jahren menschlichen Lebens zurückzudrehen. Dies erhöht die Anzahl der Zellen, die für Studien wie Medikamententests oder Krankheitsmodellierung zur Verfügung stehen, erheblich.
Eines Tages könnte es möglich sein, die Muskelstammzellen eines Patienten mit Duchenne-Muskeldystrophie gezielt zu verändern, um ihre Telomere zu verlängern. Das hat auch Auswirkungen auf die Behandlung von Alterskrankheiten wie Diabetes und Herzkrankheiten. Das hat wirklich die Türen geöffnet, um alle Arten von möglichen Anwendungen dieser Therapie in Betracht zu ziehen.“
Die Forscher planen nun zu untersuchen, wie modifizierte TERT mRNA auf andere Arten von menschlichen Zellen wirkt.
Im Juni letzten Jahres berichtete über eine von der University of California-San Francisco geleitete Studie, in der Forscher behaupten, dass – im Gegensatz zu anderen Studien – längere Telomere mit einem erhöhten Risiko für Hirntumore verbunden sind.