Neue Erkenntnisse der Chronobiologie über Alterungsprozesse gewonnen
Unter Verwendung des Modellorganismus Caenorhabditis elegans (Fadenwurm) haben Forscher der Universität zu Köln neue Erkenntnisse der Chronobiologie gesammelt. Die sogenannte alternde Uhr kann das biologische Alter eines Organismus direkt aus seiner Genexpression, dem Transkriptom, lesen. Bisher basierten biologische Uhren wie die epigenetische Uhr von Horvath auf dem Muster von Methylierungen. Dies sind kleine chemische Gruppen, die sich an DNA anlagern und mit dem Alter ändern. Die neue Methode berücksichtigt jedoch den Satz von Genen und liest diese aus der DNA, um Proteine für die Zelle herzustellen.
Wichtige neue Erkenntnisse der Chronobiologie ermöglichen Therapieansätze
Der neue Ansatz verwendet einen mathematischen Trick, um die Unterschiede in der Genaktivität zu beseitigen. Der Binarismus unterteilt dabei Gene in zwei Gruppen und minimiert so die hohe Variation. Das macht das Altern anhand des Transkriptoms vorhersehbar. Überraschenderweise ermöglicht dieses einfache Verfahren eine sehr genaue Vorhersage des biologischen Alters nahe den theoretischen Genauigkeitsgrenzen. Am wichtigsten ist, dass diese biologische Uhr auch im hohen Alter funktioniert. Zuvor war dies schwierig zu messen, da die Variation der Genaktivität dann besonders hoch ist. Das vom Team bezeichnete „BiT-Alter“ basiert ausschließlich auf ungefähr 1000 verschiedenen Transkriptomen von C. elegans. Für diese ist die Lebensdauer genau bekannt. Modellorganismen wie der Fadenwurm bieten eine kontrollierbare Sicht auf den Alterungsprozess. Auf diese Weise können Forscher Biomarker entdecken und die Auswirkungen äußerer Einflüsse wie UV-Strahlung oder Ernährung auf die Langlebigkeit untersuchen.
Mit der neuen Alterungsuhr können Forscher die Pro- und Anti-Aging-Effekte von Genvarianten und verschiedenen externen Faktoren im Nematoden in jungen Jahren genau vorhersagen. Die Alterungsuhr zeigte auch, dass Gene der Immunantwort sowie die Signalübertragung in Neuronen für den Alterungsprozess von Bedeutung sind. Darüber hinaus kann das BiT-Alter auch angewendet werden, um das Alter des Menschen schnell und mit sehr hoher Genauigkeit vorherzusagen. Die Messung des biologischen Alters ist wichtig, um den Einfluss von Umwelt, Ernährung oder Therapien auf den Alterungsprozess und die Entwicklung altersbedingter Krankheiten zu bestimmen. Diese Studie könnte daher in der Alterungsforschung breite Anwendung finden. Da das BiT-Alter ausschließlich auf der Genaktivität basiert, kann es grundsätzlich auf jeden Organismus angewendet werden.
