Im Labor der UCLA stehen die Stammzellen des Knochenmarks eines erwachsenen Organismus vor einer Wahl: entweder Knochen- oder Fettzellen zu werden. Diese Wahl bestimmen nicht die Gene an sich, sondern chemische Markierungen an den Histonen – epigenetische „Aufkleber“, die man entfernen oder hinzufügen kann.
Die Entdeckung von Professor Kun-Yu Wang und seinem Team zeigt, dass zwei Enzyme – KDM4B und KDM6B – Methylgruppen entfernen, wodurch sie die Gene aktivieren, die zur Knochenbildung führen, und gleichzeitig den Weg zum Fett unterdrücken. Die Arbeit wurde auf dem Titelblatt von Cell Stem Cell veröffentlicht und beruht auf Experimenten mit menschlichen Zellen und Mäusen unterschiedlichen Alters.
Für den alternden Organismus ist das wichtig: Mit dem Alter sammeln sich in den Stammzellen repressive Markierungen an, und die Zellen gehen häufiger in die Fettlinie über. Bei osteoporotischen Mäusen ist das Bild dasselbe – mehr „stumme“ Markierungen, die in der Jugend von KDM4B und KDM6B entfernt wurden. Die Enzyme lassen sich chemisch modulieren, daher werden sie zu einem potenziellen Ziel für die Therapie.
Bislang sind die Daten auf Mausmodelle und Zellkulturen beschränkt. Klinische Studien am Menschen gibt es noch nicht, und es ist unbekannt, wie sicher ein langfristiger Eingriff in epigenetische Mechanismen ist. Die Untersuchung wurde vom US-amerikanischen Nationalen Institut für Zahn- und Gesichts-Kiefer-Forschung finanziert – das verringert das Risiko kommerziellen Drucks, hebt aber nicht die Notwendigkeit einer unabhängigen Überprüfung auf.
Stellen Sie sich die Zelle wie eine alte Bibliothek vor: Die benötigten Bücher (die Knochengene) sind unter einer Staubschicht (den Methylmarkierungen) eingeschlossen. Die Enzyme KDM4B und KDM6B sind Bibliothekare, die den Staub wegwischen und den Zugang öffnen, während sie gleichzeitig die Abteilung mit den Büchern über Fett schließen. Ein einziger chemischer „Radiergummi“ verändert den gesamten Weg.
Die Entdeckung unterstreicht, dass das Schicksal einer erwachsenen Stammzelle kein starres Programm ist, sondern ein dynamisches Gleichgewicht epigenetischer Signale. Die Frage ist nun, ob es gelingen wird, diese Signale im lebenden Organismus präzise zu dosieren, ohne andere Prozesse zu stören.
Wenn sich die epigenetischen „Schlösser“ tatsächlich mit dem Alter ansammeln, dann könnte die regenerative Medizin in Zukunft nicht mit dem Ersatz von Zellen arbeiten, sondern mit ihrer Reprogrammierung an Ort und Stelle.
