Mitochondrien – winzige Kraftwerke der Zelle – liefern zugleich Energie und sammeln Mutationen in ihrer eigenen DNA an, die mit der Zeit die Funktion des gesamten Organismus beeinträchtigen. Forscher der UCLA und des Caltech haben einen Weg gefunden, gezielt genau die beschädigten Kopien dieser DNA zu entfernen und dabei die natürlichen Reinigungsmechanismen der Zelle zu verstärken.
Die Anhäufung von Mutationen in der mitochondrialen DNA wird mit Parkinson, Alzheimer, Herzerkrankungen und dem allgemeinen Kraftverlust im Alter in Verbindung gebracht. Vererbte Defekte verursachen schwere Erkrankungen im Kindesalter. Die Wissenschaftler setzten sich zum Ziel, nicht jede Krankheit einzeln zu behandeln, sondern den Anteil der beschädigten mitochondrialen DNA in den Zellen zu senken, um den Alterungsprozess selbst zu verlangsamen.
Im Zentrum der Arbeit steht ein Modell an Fruchtfliegen der Gattung Drosophila, das von den Laboren von Ming Guo an der UCLA und Bruce Hay am Caltech entwickelt wurde. In diesem Modellorganismus gelang es, die Autophagie zu aktivieren – einen Prozess, bei dem die Zelle eigene beschädigte Bestandteile „auffrisst“ und wiederverwertet. Dadurch konnten bis zu 95 Prozent der mutierten mitochondrialen DNA entfernt werden. Die Aktivierung von Signalwegen, die mit dem Schutz vor der Parkinson-Krankheit zusammenhängen, erzielte einen ähnlichen Effekt.
Wichtig ist, dass der Reinigungsprozess in der Zelle bereits existiert, aber nicht effizient genug arbeitet. Die Wissenschaftler haben ihn lediglich verstärkt, ohne fremde Stoffe hinzuzufügen. Das unterscheidet den Ansatz von Versuchen, Mitochondrien vollständig zu ersetzen oder die DNA direkt zu editieren. Allerdings wurden alle Daten an Fliegen gewonnen, und die Übertragung der Ergebnisse auf den Menschen erfordert weitere Untersuchungen.
Man stelle sich die Zelle als eine Wohnung vor, in der alte Glühbirnen allmählich dunkler werden und flackern. Statt die gesamte Verkabelung auszutauschen, verstärkt der Hausherr die Arbeit der Reinigungskraft, die von selbst nur die defekten Lampen findet und wegwirft. Genau so sieht die Aktivierung der Autophagie im Experiment aus: Die Zelle wird mit dem Müll von selbst fertig, wenn man ihr ein wenig hilft.
Die Studie wurde im Jahr 2016 in Nature Communications veröffentlicht und von den National Institutes of Health der USA, der Kenneth Glenn Family Foundation und der Ellison Medical Foundation finanziert. Interessenkonflikte haben die Autoren nicht erklärt. Für die Zukunft sind die Suche nach Medikamenten, die diesen Effekt nachahmen, und die Prüfung an weiteren Modellen geplant.
Die Arbeit zeigt, dass das Altern zum Teil als allmähliche Anhäufung zellulären Mülls betrachtet werden kann, der sich grundsätzlich durch die Stärkung der eigenen Qualitätssysteme der Zelle kontrollieren lässt.
