Gealterte Zellen richten im menschlichen Körper nach und nach Schäden an. Bislang war es in der Medizin aber kompliziert, diese sogenannten Zombie-Zellen zu identifizieren, ohne sie dabei komplett zu zerstören. Ein internationales Forscherteam hat kürzlich einen Licht-Barcode entwickelt, der diese Zellen schadlos sichtbar macht.
Ein Forscherteam des Massachusetts Institute of Technology (MIT), des Massachusetts General Hospital, der Harvard Medical School, des Broad Institute und des Ragon Institute stellte kürzlich eine neue Messmethode vor. Die dahinter stehende Studie zeigt, wie das Aufspüren von seneszenten Zellen (umgangssprachlich auch Zombie-Zellen genannt) gelingen kann.
Solche Zellen teilen sich wegen Erbgutschäden nicht mehr, verbleiben aber im Organismus und können zu entzündlichen Erkrankungen beitragen. Das Problem dabei ist, dass bisher angewandte Tests die untersuchten Proben bei der Messung vollständig zerstörten.
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Hier setzt die neue Messmethode an. Das Team kombiniert die sogenannte Raman-Mikroskopie (ein Verfahren zur Messung von Lichtstreuung im sichtbaren und infraroten Bereich) mit räumlicher RNA-Sequenzierung. Das Ergebnis ist ein biochemischer Fingerabdruck. Dieser funktioniert ähnlich wie ein Barcode an der Supermarktkasse. Denn das Signal verrät alle möglichen Details zu einer Zelle, ohne die Struktur zu schädigen.
Gewebespezifische Signale und rätselhafte Fettspeicher
Bei Versuchen mit Haut- und Lungengewebe von Mäusen (zwei und 26 Monate) traten deutliche Unterschiede hervor. In alten Hautzellen veränderten sich vor allem die Abläufe zur Muskelkontraktion und zum Umbau von Kollagen. Im Lungengewebe älterer Tiere nahm hingegen die Aktivität von Entzündungs- und Immungene stark zu. Eine Entdeckung überraschte dabei die Wissenschaftler. In den gealterten Zellen sammelten sich massenhaft Lipide (Fette) an.
Welche genauen physiologischen Folgen der Anstieg der Fettsynthese hat, ist wissenschaftlich allerdings noch ungeklärt. Klar ist nur, dass Seneszenz zwei Seiten hat. Einerseits fördern die veränderten Stoffwechselprozesse Alterungsleiden wie Arthrose, Typ-2-Diabetes, Muskelschwäche und Krebs. Denn das alternde Immunsystem kann Zombie-Zellen immer schwerer abbauen, sie können also dauerhaft Schaden anrichten. Andererseits spielt der Prozess eine wichtige Rolle bei der Wundheilung und der Entwicklung von Embryos.
Licht-Barcode bisher nicht vollständig einsetzbar
Laut den Ergebnissen könnte ein Ziel der Forschung sein, Schondiagnose im lebenden Organismus zu ermöglichen. Wenn Endoskope künftig krankes Gewebe direkt vor Ort untersuchen, könnten sich Alterskrankheiten viel früher erkennen und gezielt behandeln lassen. Das Team strebt also an, die Experimente bald auf menschlichem Gewebe fortzusetzen.
Doch der Transfer in die Praxis könnte noch etwas auf sich warten lassen. Denn derzeit benötigt die Apparatur noch bis zu 30 Stunden, um eine Gewebeprobe von gerade einmal einem Quadratmillimeter Größe komplett zu durchleuchten. Für Routineuntersuchungen am Menschen ist das zu langsam. Das Forscherteam arbeitet daher bereits an einer schnelleren Variante des Systems, um auch größere Gewebeflächen in akzeptabler Zeit zu scannen.
Der zerstörungsfreie Licht-Barcode bietet damit erstmals die Chance, die Dynamik der Zellalterung ohne Verluste zu erforschen. Ob der Sprung aus dem Labor in die Praxis gelingt, hängt nun vor allem von den Ergebnissen der nächsten Studien und der Weiterentwicklung der Technologie ab.
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