„Wir alle haben eine ungefähre Vorstellung davon, was zu einer längeren gesunden Lebensspanne führt: weniger essen und mehr Bewegung. Zahlreiche wissenschaftliche Untersuchungen in der Alternsforschung haben die positiven Effekte dieser Lebensweise auf die Lebensspanne bereits bestätigt und wir beginnen auf molekularer Ebene zu verstehen, warum dies so ist“, erklärt Dr. Hildegard Mack, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Forschungsinstitut für Biomedizinische Alternsforschung. „Daneben versuchen wir natürlich auch, andere Wege zu finden, um das Altern zu beeinflussen und dafür ist das genaue Verständnis des Alterungsprozesses unumgänglich.“ Dieses Verständnis erhält die Wissenschaftlerin aus dem Modellorganismus Caenorhabditis elegans (C. elegans). „Der Fadenwurm eignet sich mit seiner kurzen Lebenszeit – im Normalfall wird er circa drei Wochen alt –, seinem vollständig entschlüsselten Genom und seinen 959 Zellen optimal, um den Alterungsprozess zu untersuchen“, beschreibt Hildegard Mack. Bei dem Modellorganismus handelt es sich um einen vollständig funktionierenden Organismus, wie die Wissenschaftlerin betont: „Hier verhält es sich nicht, wie bei einem Modellauto zum Auto. Der Fadenwurm hat zwar weniger Zellen als der Mensch, die wichtigen zellbiologischen Mechanismen sind allerdings die selben.“
Lebensspanne verdoppelt
Bereits vor einigen Jahren konnten bei C.elegans Gene beziehungsweise Proteine, also Eiweißmoleküle, die sich von diesen Genen ableiten, identifiziert werden, deren Manipulation die Lebensspanne des Wurms verdoppelt. So lebten Fadenwürmer mit aktiviertem DAF-16 – einem Protein das normalerweise durch Insulin, einem Hormon, das die Aufnahme von Zucker in die Zelle reguliert, abgeschaltet wird – in den Versuchsreihen im Durchschnitt 60 Tage, einige sogar bis zu 80 Tage. „Die Würmer lebten nicht nur länger, sie sahen auch länger besser aus“, berichtet Mack. Denn auch beim Fadenwurm zeigen sich optische Altersmerkmale: „Sie werden heller, die Oberfläche ist nicht mehr so glatt und sie bewegen sich weniger – mit aktiviertem DAF-16 trat dieser Alterungsprozess viel später ein.“ Beim Protein DAF-16 handelt es sich um einen sogenannten Transkriptionsfaktor, also ein Protein in der Zelle, das die Aktivität anderer Gene steuert. Dieser Transkriptionsfaktor spielt auch bei vielen zellulären Prozessen im menschlichen Organismus eine Rolle, hier heißt er allerdings FOXO3A. „In zahlreichen Studien aus verschiedenen Ländern der Welt wurde beobachtet, , dass bei Menschen, die 100 Jahre und älter werden, bestimmte Varianten von FOXO3A häufiger auftreten. Es besteht also Grund zur Annahme, dass FOXO3A auch bei uns eine wesentliche Rolle im Zusammenhang mit Langlebigkeit spielt.“ Hildegard Mack hält aber fest, dass eine Verlängerung des Lebens nicht das Ziel der Alternsforschung ist: „Wir forschen, um die gesunde Lebensspanne der Menschen zu verlängern. Dies geht natürlich mit Langlebigkeit Hand in Hand, denn Alter ist der größte Risikofaktor für viele Erkrankungen wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen oder Krebs.“
Alternativer Forschungsweg
Bei der Forschungsarbeit der Wissenschaftlerin dreht sich alles um die Aktivierung von DAF-16. Durch eine Reduzierung des Insulinsignalweges wird das Protein angeschaltet. Da ein Eingreifen in diesen Signalweg aber auch negative Folgen wie beispielsweise Diabetes haben kann, beschäftigt sich die Nachwuchswissenschaftlerin mit einem anderen Mechanismus, der DAF-16 aktiviert: „Beim Fadenwurm konnte bereits vor einigen Jahren ein zweiter für DAF-16 bedeutsamer Signalweg beschrieben werden. Wenn C. elegans bestimmte Stammzellen fehlen, wird DAF-16 ebenfalls angeschaltet und der Wurm lebt länger“, erklärt Hildegard Mack. Nun versucht sie, herauszufinden, wie dieser Mechanismus genau funktioniert. „DAF-16 selbst ist nicht direkt medikamentös beeinflussbar, aber vorgeschaltete Signalübertragungsproteine, die wir auch in unserem alternativen Mechanismus zur DAF-16 Regulierung vermuten, sind klassische Targets für Medikamente“, erklärt Hildegard Mack, und weist gleichzeitig darauf hin, dass es bis dahin noch einige Geheimnisse des Alterns zu lüften gilt.
Zur Person
Hildegard Mack, geboren 1982 in Donauwörth, studierte Biochemie an der TU München wo sie 2011 promovierte. Im Rahmen ihres Doktorates verbrachte die Wissenschaftlerin einen 5-jährigen Forschungsaufenthalt an der Harvard Medical School in Boston. Nach der Promotion wechselte sie an die University of California in San Francisco, wo sie im Labor der bekannten Alternsforscherin Cynthia Kenyon mit ihren Arbeiten zur Entschlüsselung von DAF16-Signalwegen in C. elegans begann. Seit 2016 ist Hildegard Mack am Forschungsinstitut für Biomedizinische Alternsforschung der Universität Innsbruck tätig, wo sie an ihrer Habilitation arbeitet und eine eigene Forschungsgruppe aufbaut
Dieser Artikel ist in der Juni-Ausgabe des Magazins „wissenswert“ erschienen. Eine digitale Version ist hier zu finden (PDF).