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News: Ein Hauch von Jungbrunnen

Die Zellen höherer Organismen schauen fast alle einer begrenzten Lebensdauer entgegen. Bei jeder Teilung wird ein bestimmter Bereich ihrer Erbsubstanz verkürzt, worin einige Wissenschaftler den Mechanismus der biologischen Uhr sehen. Tatsächlich konnten Forscher jetzt mit einem Enzym, das den entsprechenden DNA-Abschnitt verlängert, das Leben von ansonsten normalen Zellen verlängern. Der „zelluläre Jungbrunnen“ eröffnet viele neue Möglichkeiten für die medizinische und biotechnologische Forschung.
Wissenschaftler des University of Texas Southwestern Medical Center und ihre Kollegen von der Geron Corporation in Menlo Park haben herausgefunden, wie sich der Alterungsmechanismus der Zellen austricksen läßt. In ihren Experimenten konnten sie dadurch die Lebensspanne menschlicher Zellen verlängern.

Im Science vom 16. Januar 1998 stellen Woodring Wright, Jerry Shay und ihre Mitarbeiter ihre Entdeckung vor. Nach ihrer Ansicht hilft das Enzym Telomerase – das die Wissenschaftler auch als „zellulären Jungbrunnen“ bezeichnen – im Labor gezüchteten menschlichen Zellen, ihre „Jugend“ zu bewahren und sich noch über längere Zeit als sonst üblich zu teilen.

Normale menschliche Zellen haben eine begrenzte Fortpflanzungsfähigkeit. Nach einer beschränkten Anzahl von Zellteilungen, ist ihre biologische Uhr abgelaufen: Die Zellen „altern“ und teilen sich nicht mehr. Die verbleibende Lebenszeit korreliert mit der Länge der Telomere. Dabei handelt es sich um wiederholende DNA-Sequenzen an den Enden der Chromosomen, welche deren Spitzen vor dem Abbau schützen. In normalen Zellen werden die Telomere mit jeder Zellteilung kürzer. Die Hypothese, daß diese Reduktion der Telomere der Kontrollmechanismus für die biologischen Uhr sein könnte, war allerdings umstritten. Wright und Shays Forschung beweist nun, daß menschliche Zellen mit jeder Teilung altern, weil ihre Telomere gekürzt werden.

Spezielle Zellen zur Fortpflanzung und die meisten Krebszellen scheinen sich unendlich oft teilen zu können. Sie enthalten das Enzym Telomerase, das an die Enden der Chromosomen wieder telomere DNA anfügt. Die meisten normale Zellen besitzen dieses Enzym hingegen nicht.

„Wir haben entdeckt, daß die Zellalterung umgangen werden kann, indem die katalytische Komponente des unsterblich machenden Enzyms Telomerase eingeführt wird“, sagte Shay. „Die Expression der Telomerase in normalen menschlichen Zellen sollte ihre Lebenspanne unendlich verlängern. Vom Standpunkt eines Grundlagenforschers betrachtet, könnten wir damit anfangen, abnormale Tumorzell-Linien, die derzeit zur Untersuchung biochemischer und physiologischer Aspekte des Wachstums und der Differenzierung benutzt werden, durch normale, aber unsterbliche Zell-Linien zu ersetzen.“

Die Wissenschaftler führten das Gen für die Telomerase in normale menschliche Zellen ein, um zu untersuchen, ob sich die Lebensspanne der Zellen vergrößern läßt. Die Zellen mit Telomerase verlängerten ihre Telomere, teilten sich bisher für 20 Generationen mehr als unter normalen Bedingungen und teilen sich noch immer. Ansonsten wuchsen und vermehrten sich die Zellen wie üblich, so daß gewöhnliche Zellen mit der korrekten Anzahl an Chromosomen gebildet wurden. Somit läßt sich tatsächlich sagen, daß diese Zellen ihren Jungbrunnen gefunden haben.

„Die Verlängerung der Lebensspanne normaler Zellen in einem jugendlichen Stadium durch die Telomerase ist eine überzeugende Bestätigung der Telomer-Hypothese. Darüberhinaus eröffnet sie für die Biotechnologie und die Medizin zahlreiche Möglichkeiten“, sagte Calvin Harley, Vizepräsident und leitender Wissenschaftler bei Geron.

Ein unmittelbarer Nutzen der Entdeckung, daß die Verkürzung der Telomere die Zellalterung steuert, könnte auf dem Gebiet der Herstellung gentechnischer Produkte in menschlichen Zellen liegen. Anstatt primäre menschliche Zellkulturen zur Herstellung von Impfstoffen oder anderen biologischen Produkten zu verwenden, sollte man nun in der Lage sein, Produkte in einem modifizierten normalen menschlichen Zelltypus zu erzeugen, der sich nicht verändert, sagte Wright.

„Diese Forschungsarbeit eröffnet die Möglichkeit, daß wir die Zellen eines Patienten nehmen, sie verjüngen, dann die Zellen wie erforderlich modifizieren und sie dem Patienten zurückgeben, um so eine Vielzahl genetischer und anderer Krankheiten zu behandeln“, erläuterte er. „Die möglichen Langzeit-Anwendungen sind einfach schwindelerregend.“

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