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Embryonen scheinen ihre biologische Uhr früh in der Entwicklung umzudrehen


Wenn der Mensch altert, tun dies auch alle unsere Zellen, die im Laufe der Zeit Schaden ansammeln. Aber warum unsere Nachkommen diese Veränderungen nicht erben – ein Kind sogar vor der Geburt effektiv altern lassen – war ein Rätsel. „Wenn man geboren wird, erbt man nicht das Alter seiner Eltern“, sagt Yukiko Yamashita, Entwicklungsbiologin am MIT, die die Unsterblichkeit von Keimbahnzellen wie Eiern oder Spermien untersucht. „Aus irgendeinem Grund bist du bei Null.“

Experten dachten einst, dass Keimbahnzellen alterslos sein könnten – irgendwie vor dem Lauf der Zeit geschützt (SN: 10.03.04). Aber Studien haben Anzeichen von Alterung in Eizellen und Spermien gezeigt, was diese Vorstellung widerlegt. Forscher haben daher die Hypothese aufgestellt, dass Keimbahnzellen stattdessen ihr Alter nach der Empfängnis zurücksetzen könnten, um Schäden rückgängig zu machen.

In einer neuen Studie beschreiben Wissenschaftler Beweise, die diese Verjüngungshypothese stützen. Sowohl Maus- als auch menschliche Keimbahnzellen scheinen ihr biologisches Alter in den frühen Stadien der Entwicklung eines Embryos zurückzusetzen. Eine Verjüngungsperiode, die stattfindet, nachdem sich ein Embryo an die Gebärmutter angeheftet hat, versetzt den wachsenden Embryo in sein jüngstes biologisches Alter, das als „Ground Zero“ bezeichnet wird, berichten Forscher vom 25. Juni in Wissenschaftliche Fortschritte.

Zu verstehen, wie Keimbahnzellen das Altern rückgängig machen, könnte Forschern helfen, Behandlungen für altersbedingte Krankheiten wie Arthritis oder Parkinson zu entwickeln, sagt Vittorio Sebastiano, ein Entwicklungsbiologe an der Stanford University School of Medicine, der nicht an der Arbeit beteiligt war. Bei solchen Krankheiten können bestimmte Zellen aufgrund von Schäden dysfunktional werden. Das Zurücksetzen des Alters dieser Zellen könnte verhindern, dass sie Probleme verursachen.

Es ist möglich, dass diese Verjüngungsperiode „irgendwie ausgenutzt und entführt werden kann, um im Grunde ähnliche Verjüngungsprozesse in normalen Zellen zu fördern“, sagt Sebastiano.

Vadim Gladyshev, ein Biochemiker und Genetiker, der das Altern an der Harvard Medical School und am Brigham and Women’s Hospital in Boston untersucht, und Kollegen verwendeten molekulare Uhren, um das ungefähre Alter von Mausembryonen in den frühen Entwicklungsstadien vorherzusagen. Die Uhren messen epigenetische Veränderungen, chemische Markierungen auf der DNA, die anwachsen können, wenn Zellen altern oder Umweltverschmutzung ausgesetzt sind. Solche Tags können die Aktivität eines Gens verändern, jedoch nicht die Informationen, die das Gen enthält.

Die Wissenschaftler untersuchten das biologische Alter der Embryonen, das sich auf die Funktion und Gesundheit der Zellen bezieht, im Gegensatz zum chronologischen Alter, das die Zeit in Jahren angibt (SN: 7/13/16). Durch die Verfolgung epigenetischer Veränderungen stellte das Team fest, dass das Alter der Mausembryonen während der ersten Phasen der Zellteilung unmittelbar nach der Befruchtung konstant blieb. Aber nach etwa 6,5 ​​bis 7,5 Tagen der Entwicklung, nachdem ein Embryo an der Gebärmutter befestigt war, war das durchschnittliche biologische Alter der Embryonen gesunken – ein Zeichen dafür, dass die Zellen irgendeine Art von Verjüngungsereignis durchliefen. Der Ground Zero eines Mausembryos kann zwischen 4,5 und 10,5 Tagen nach der Befruchtung liegen, sagen die Forscher. Irgendwann während der Entwicklung, obwohl der genaue Zeitpunkt noch unklar ist, begann das biologische Alter der Mausembryonen zu steigen.

Das Studium menschlicher Embryonen in den frühesten Entwicklungsstadien ist verboten, daher waren ähnliche Daten für den Menschen nicht verfügbar, sagt Gladyshev. Aber einige menschliche Embryonen, die in der Entwicklung etwas weiter fortgeschritten waren als die Mausembryonen, alterten nicht sofort, ein Hinweis darauf, dass ein ähnlicher Prozess beim Menschen abläuft.

Die Studie ist ein erster Schritt und „stellt mehr Fragen als Antworten“, sagt Sebastiano, „das ist großartig.“ Einige dieser Fragen: Welcher Mechanismus treibt Zellen dazu, ihr Alter zurückzusetzen? Gibt es bestimmte Gene, die den Prozess antreiben? Verjüngen sich alle Lebewesen auf diese Weise?

Dennoch gebe es Grund zur Vorsicht bei der Interpretation der Ergebnisse, sagt Yamashita, die nicht an der Studie beteiligt war. Es ist möglich, dass epigenetische Veränderungen nur ein Teil der Geschichte sind, so dass es zu Fehleinschätzungen führen kann, sich ausschließlich auf sie zu verlassen. Andere Faktoren, die mit dem biologischen Alter einer Zelle verbunden sind, umfassen beispielsweise, ob eine Zelle mehrere Kopien bestimmter Gene hat. Infolgedessen können die Uhren, die epigenetische Veränderungen messen, möglicherweise nicht den genauen „Ground Zero“ für Keimbahnzellen bestimmen. Zukünftige Arbeiten könnten andere Phänomene aufdecken, die helfen, das Alter von Zellen zu messen, sagt Yamashita.

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