Wissenschaftler haben die Alterungsuhr bei adulten Stammzellen zurückgedreht

Wissenschaftler haben eine Studie durchgeführt, die bewiesen hat, dass der Alterungsprozess von Stammzellen, die für die Wiederherstellung geschädigten Gewebes verantwortlich sind, umgekehrt werden kann. Möglicherweise gibt diese Entdeckung Impulse für die Entwicklung neuer Behandlungsmethoden für Krankheiten, die durch natürliches Altern verursacht werden, wie beispielsweise die Wiederherstellung des Herzmuskels nach einem Herzinfarkt, Arthritis und Osteoporose.

Nach heutigem Verständnis der Rolle von Stammzellen bei der Alterung ist ein Organismus nur so alt wie seine gewebespezifischen adulten Stammzellen. Daher könnte die Entdeckung der Moleküle und das Verständnis der Prozesse, die adulten Stammzellen die Selbsterneuerung ermöglichen – sich vermehren und differenzieren, um abgenutztes Gewebe zu regenerieren – die Grundlage für die regenerative Medizin und die Heilung vieler altersbedingter Krankheiten bilden.

Wissenschaftler des Buck Institute on Aging und des Georgia Institute of Technology haben eine Studie durchgeführt, die die Mechanismen erklärt, die adulte Stammzellen im Alter an der Teilung hindern – ihre biologische Uhr. Durch die Beeinflussung der Aktivität nicht-proteinkodierender RNAs aus Genomregionen, die bislang als inaktiver „Genommüll“ galten, konnten die Wissenschaftler zeigen, dass der Alterungsprozess menschlicher adulter Stammzellen umgekehrt werden kann.

Wissenschaftler vermuten, dass altersbedingte DNA-Schäden im Stammzellgenom sich von Schäden in den Körperzellen unterscheiden. Es ist bekannt, dass sich in normalen Zellen die Telomere – die Endabschnitte der Chromosomen – im Alter verkürzen, im Gegensatz zu adulten Stammzellen, deren Telomerlänge sich nicht verändert. Daher liegt der Alterung von Stammzellen ein anderer Mechanismus zugrunde.

In der Studie verglichen die Wissenschaftler zwei Proben adulter Stammzellen: junge, zur Selbsterneuerung fähige Stammzellen und Zellen, die einem Langzeit-Passage-Verfahren unterzogen wurden, das ihre regenerativen Eigenschaften zerstört. Dabei stellten die Wissenschaftler fest, dass sich die DNA-Schäden der Stammzellen vor allem auf einen Bereich des Genoms konzentrierten, der als „Retrotransposons“ bezeichnet wird. Diese galten bislang als funktionslos und wurden als „Junk-DNA“ bezeichnet.

Im Gegensatz zu jungen adulten Stammzellen, die die Retrotransposon-Aktivität unterdrücken und DNA-Schäden reparieren konnten, waren alte Stammzellen nicht in der Lage, diesen Prozess zu unterdrücken, was den Prozess der Zellalterung auslöste.

Durch die Unterdrückung der angesammelten toxischen Transkripte von Retrotransposons gelang es den Wissenschaftlern nicht nur, den Alterungsprozess adulter menschlicher Stammzellen umzukehren, sondern diese – zur großen Überraschung der Autoren selbst – durch die Aktivierung der Pluripotenz von Stammzellen, die bei der Selbsterneuerung embryonaler Stammzellen eine sehr wichtige Rolle spielt, in eine frühere Entwicklungsphase zurückzuführen.

In naher Zukunft wollen Wissenschaftler die Eignung verjüngter Stammzellen für die klinische Geweberegeneration ermitteln.

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