Gentherapie hat Lebenserwartung erhöht

Durch die gezielte Behandlung spezifischer Gene kann die durchschnittliche Lebenserwartung vieler Tierarten, einschließlich Säugetieren, erhöht werden, wie zahlreiche Studien belegen. Bisher bedeutete dies jedoch, die Gene der Tiere im Embryonalstadium irreversibel zu verändern, ein Ansatz, der für den menschlichen Körper nicht durchführbar ist. Wissenschaftler des spanischen Nationalen Krebsforschungszentrums (Centro Nacional de Investigaciones Oncologicas, CNIO) unter der Leitung von Direktorin María Blasco haben gezeigt, dass die Lebenserwartung von Mäusen durch eine einzige Injektion eines Medikaments erhöht werden kann, das im erwachsenen Alter direkt auf die Gene des Tieres abzielt. Dies erreichten sie durch den Einsatz einer Gentherapie, einer Strategie, die noch nie zur Bekämpfung des Alterns eingesetzt wurde. Die Anwendung dieser Methode an Mäusen gilt als sicher und wirksam.

Die Ergebnisse der Studie wurden in der Fachzeitschrift EMBO Molecular Medicine veröffentlicht. Mithilfe einer Gentherapie erzielten Wissenschaftler des CNIO in Zusammenarbeit mit Eduard Ayuso und Fátima Bosch vom Zentrum für Tierbiotechnologie und Gentherapie der Autonomen Universität Barcelona (Universitat Autònoma de Barcelona) in Experimenten an erwachsenen (einjährigen) und alten (zweijährigen) Mäusen einen „verjüngenden“ Effekt.

Mäuse, die im Alter von einem Jahr behandelt wurden, lebten durchschnittlich 24 % länger, im Alter von zwei Jahren sogar 13 %. Die Behandlung führte zudem zu einer deutlichen Verbesserung des Gesundheitszustands der Tiere, verzögerte die Entwicklung altersbedingter Krankheiten wie Osteoporose und Insulinresistenz und verbesserte Alterungsmarker wie die neuromuskuläre Koordination.

Bei der Gentherapie wurde Tieren ein Virus mit veränderter DNA injiziert. Die viralen Gene wurden durch Gene für das Enzym Telomerase ersetzt, das eine Schlüsselrolle bei der Alterung spielt. Telomerase repariert die Endabschnitte der Chromosomen, die sogenannten Telomere, und verlangsamt so die biologische Uhr der Zelle und damit des gesamten Organismus. Das Virus fungiert dabei als Vehikel, das das Telomerase-Gen in die Zellen einschleust.

Die Studie „zeigt, dass es möglich ist, eine Telomerase-basierte Anti-Aging-Gentherapie zu entwickeln, ohne die Krebsrate zu erhöhen“, so die Autoren. „Mit zunehmendem Alter akkumulieren Organismen DNA-Schäden durch die Verkürzung der Telomere, und [diese Studie] zeigt, dass eine Telomerase-basierte Gentherapie solche Schäden reparieren oder deren Entstehung verzögern kann.“

Telomere schützen die Enden der Chromosomen, können dies aber nicht unbegrenzt tun: Mit jeder Zellteilung verkürzen sich die Telomere, bis sie so kurz werden, dass sie ihre Funktionalität vollständig verlieren. Infolgedessen hört die Zelle auf, sich zu teilen, altert oder stirbt ab. Telomerase verhindert dies, indem sie die Verkürzung der Telomere verhindert oder ihre Länge sogar wiederherstellt. Im Wesentlichen stoppt oder stellt sie die biologische Uhr der Zelle neu ein.

In den meisten Zellen ist das Telomerase-Gen jedoch nur vor der Geburt aktiv; in adulten Zellen wird die Telomerase, mit wenigen Ausnahmen, nicht exprimiert. Diese Ausnahmen sind adulte Stammzellen und sich unbegrenzt teilende Krebszellen, die daher unsterblich sind: Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass der Schlüssel zur Unsterblichkeit von Tumorzellen genau die Expression der Telomerase ist.

Es ist dieses Risiko – eine erhöhte Wahrscheinlichkeit, an Krebstumoren zu erkranken –, das die Forschung zur Entwicklung von Anti-Aging-Medikamenten auf Telomerase-Basis verzögert.

Im Jahr 2007 zeigte Blascos Gruppe, dass sich die Lebensdauer transgener Mäuse, deren Genome im Embryonalstadium irreversibel verändert worden waren, verlängern ließ: Die Wissenschaftler zwangen ihre Zellen zur Telomerase-Produktion und schleusten ihnen zusätzlich Kopien krebsresistenter Gene ein. Solche Tiere lebten 40 Prozent länger als üblich, ohne an Krebs zu erkranken.

Auch die Mäuse, die in den aktuellen Experimenten eine Gentherapie erhielten, sind krebsfrei. Die spanischen Wissenschaftler vermuten, dass dies daran liegt, dass die Behandlung erst beginnt, wenn die Tiere erwachsen sind und daher nicht genügend Zeit haben, sich durch anomale Teilungen zu entwickeln, die Tumore verursachen.

Darüber hinaus ist der Virustyp, der das Telomerase-Gen in die Zellen einschleusen soll, von großer Bedeutung. Die Autoren wählten scheinbar sichere Viren, die bereits erfolgreich in der Gentherapie bei Hämophilie und Augenkrankheiten eingesetzt wurden. Insbesondere handelt es sich dabei um nicht replizierende Viren, die von anderen Viren gewonnen wurden und für den Menschen nicht pathogen sind.

Diese Studie gilt in erster Linie als Beweis dafür, dass die auf Telomerasegenen basierende Therapie ein praktikabler und im Allgemeinen sicherer Ansatz zur Verlängerung der krankheitsfreien Lebensspanne und zur Behandlung von Krankheiten ist, die mit kurzen Telomeren in Zusammenhang stehen.

Auch wenn diese Methode zumindest kurzfristig keine Anwendung als Anti-Aging-Behandlung für Menschen finden wird, könnte sie doch neue Möglichkeiten für die Behandlung von Erkrankungen eröffnen, die mit ungewöhnlich kurzen Telomeren im Gewebe in Zusammenhang stehen, wie etwa einige Fälle von Lungenfibrose beim Menschen.

Blasco meint dazu: „Altern gilt derzeit nicht als Krankheit, doch Wissenschaftler betrachten es zunehmend als häufige Ursache für Leiden wie Insulinresistenz oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen, deren Häufigkeit mit dem Alter zunimmt. Durch die Behandlung der Zellalterung könnten wir diesen Krankheiten vorbeugen.“

„Da der von uns verwendete Vektor das Zielgen (Telomerase) über einen langen Zeitraum exprimiert, konnten wir die Verabreichung auf eine einzige Gabe beschränken“, erklärt Bosch. „Dies ist möglicherweise die einzige praktikable Lösung für die Anti-Aging-Therapie, da andere Strategien eine lebenslange Verabreichung des Medikaments erfordern würden, was das Risiko von Nebenwirkungen erhöht.“

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