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Eine Studie an einem C. elegans-Modell zeigt, dass das Gleichgewicht der mRNAs in den Zellen die Lebensspanne beeinflusst
Zuletzt überprüft: 02.07.2025
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Warum leben manche Menschen länger als andere? Die Gene in unserer DNA sind wichtig, um Krankheiten vorzubeugen und gesund zu bleiben. Unterschiede in der Genomsequenz erklären jedoch weniger als 30 % der natürlichen Schwankungen der menschlichen Lebensspanne.
Die Untersuchung der Auswirkungen des Alterns auf molekularer Ebene könnte Aufschluss über die Variationen der Lebensspanne geben. Allerdings ist es unmöglich, Daten in der für die Erforschung dieser Aspekte beim Menschen erforderlichen Geschwindigkeit, Größe und Qualität zu sammeln. Daher wenden sich Forscher Würmern (Caenorhabditis elegans) zu. Der Mensch weist viele biologische Ähnlichkeiten mit diesen kleinen Lebewesen auf, deren natürliche Lebensspanne ebenfalls stark variiert.
Forscher am Centre for Genomic Regulation (CRG) beobachteten Tausende genetisch identische Würmer in einer kontrollierten Umgebung. Selbst wenn Ernährung, Temperatur und Kontakt mit Fressfeinden und Krankheitserregern für alle Würmer gleich waren, lebten viele von ihnen länger oder kürzer als der Durchschnitt.
Die Studie führte die Ursache dieser Abweichung auf Veränderungen des mRNA-Spiegels in Keimbahnzellen (an der Fortpflanzung beteiligte Zellen) und somatischen Zellen (körperbildende Zellen) zurück. Das mRNA-Gleichgewicht zwischen diesen beiden Zelltypen gerät mit der Zeit aus dem Gleichgewicht, was dazu führt, dass manche Menschen schneller altern als andere. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Cell veröffentlicht.
Die Studie ergab außerdem, dass Ausmaß und Geschwindigkeit des Entkopplungsprozesses von einer Gruppe von mindestens 40 verschiedenen Genen reguliert werden. Diese Gene spielen im Körper viele verschiedene Rollen, vom Stoffwechsel bis zum neuroendokrinen System. Die Studie zeigt jedoch erstmals, dass sie alle interagieren und dazu führen, dass manche Menschen länger leben als andere.
Das Abschalten einiger Gene verlängerte die Lebensdauer der Würmer, während das Abschalten anderer sie verkürzte. Diese Ergebnisse legen eine überraschende Möglichkeit nahe: Natürliche Unterschiede im Alterungsprozess von Würmern könnten auf die Zufälligkeit der Aktivität vieler verschiedener Gene zurückzuführen sein. Dies lässt den Anschein erwecken, als ob bei einzelnen Individuen viele verschiedene Gene abgeschaltet wurden.
„Ob ein Wurm 8 oder 20 Tage lebt, hängt von scheinbar zufälligen Unterschieden in der Aktivität dieser Gene ab. Manche Würmer scheinen einfach Glück zu haben, weil bei ihnen die richtigen Gene zur richtigen Zeit aktiviert werden“, sagt Dr. Matthias Eder, Erstautor der Studie und Forscher am Centre for Genomic Regulation.
Das Ausschalten dreier Gene – aexr-1, nlp-28 und mak-1 – hatte einen besonders drastischen Effekt auf die Variation der Lebensdauer und reduzierte die Spanne von etwa 8 Tagen auf nur 4 Tage. Anstatt das Leben aller Individuen gleichmäßig zu verlängern, erhöhte die Entfernung eines dieser Gene die Lebensdauer der kurzlebigeren Würmer signifikant, während die Lebensdauer der langlebigsten Würmer praktisch unverändert blieb.
Die Forscher beobachteten die gleichen Auswirkungen auf die Gesundheitsspanne, also die Zeitspanne, die man gesund und nicht nur körperlich verbringt. Das Ausschalten nur eines einzigen Gens reichte aus, um das gesunde Altern bei Würmern mit geringer Gesundheitsspanne überproportional zu verbessern.
„Es geht nicht darum, unsterbliche Würmer zu erschaffen, sondern den Alterungsprozess gerechter zu gestalten. Wir machen im Grunde das, was Ärzte tun: Wir nehmen Würmer, die früher sterben würden als ihre Artgenossen, und machen sie gesünder, damit sie ihre maximale Lebensspanne erreichen. Dabei zielen wir auf die zugrundeliegenden biologischen Mechanismen des Alterns ab, anstatt nur kranke Individuen zu behandeln. Dadurch wird die Population im Wesentlichen einheitlicher und langlebiger“, sagte Dr. Nick Stroustrup, leitender Autor der Studie und Teamleiter am Center for Genomic Regulation.
Die Studie geht nicht darauf ein, warum die Deaktivierung der Gene keine negativen Auswirkungen auf die Gesundheit der Würmer zu haben scheint.
„Vielleicht interagieren mehrere Gene, um ab einem bestimmten Alter eine eingebaute Redundanz zu gewährleisten. Es kann auch sein, dass Individuen, die in einer sicheren, komfortablen Umgebung wie einem Labor leben, bestimmte Gene nicht benötigen. Unter den rauen Bedingungen der Wildnis könnten diese Gene überlebenswichtiger sein. Dies sind nur einige der gängigen Theorien“, sagt Dr. Eder.
Die Forscher machten ihre Entdeckungen, indem sie eine Methode entwickelten, die RNA-Moleküle in verschiedenen Zellen und Geweben misst. Diese kombinierten sie mit der „Lifespan Machine“, einem Gerät, das das gesamte Leben Tausender Fadenwürmer gleichzeitig verfolgt. Die Würmer leben in einer Petrischale im Inneren der Maschine, direkt unter dem Auge des Scanners.
Das Gerät filmt die Fadenwürmer einmal pro Stunde und sammelt so zahlreiche Daten über ihr Verhalten. Die Forscher planen, eine ähnliche Maschine zu entwickeln, um die molekularen Ursachen der Alterung bei Mäusen zu untersuchen, deren Biologie der des Menschen ähnlicher ist.