Das im Reisepass eingetragene Alter sagt wenig darüber aus, was im Inneren einer einzelnen Zelle vor sich geht. Zwei Zellen desselben Organismus können sich in völlig unterschiedlichen biologischen Zuständen befinden: Die eine bewahrt sich Anzeichen von Jugendlichkeit, während die andere bereits Stress, DNA-Schäden und charakteristische Merkmale der zellulären Alterung aufweist.
Forschende des Karolinska Institutet und der Universität Stockholm haben das Instrument Pasta entwickelt, das es ermöglicht, diesen Unterschied anhand der Genaktivität zu erkennen. Die Arbeit wurde am 27. Juli 2026 in der Fachzeitschrift Advanced Scienceveröffentlicht. Pasta gehört zu den sogenannten transkriptomischen Alterungsuhren – Systemen, die das biologische Alter anhand der Frage bewerten, welche Gene in einer Zelle aktiv sind und wie stark diese exprimiert werden.
Alter als Zustand
Um Pasta zu entwickeln, sammelten die Forschenden Daten zur Genaktivität von 17 212 Proben gesunden Gewebes aus 21 Studien. Das Modell integrierte Daten aus verschiedenen Gewebearten und unterschiedlichen Technologien zur Genanalyse.
Viele bisherige transkriptomische Uhren funktionieren nur gut bei einem bestimmten Gewebe oder einer spezifischen Messtechnologie. Die Forschenden versuchten, ein Modell zu erstellen, das in der Lage ist, eine allgemeine altersbedingte Verschiebung zu erkennen, unabhängig davon, woher die Probe stammt.
Dazu nutzten sie den sogenannten Age-Shift-Ansatz. Anstatt lediglich zu versuchen, das chronologische Alter einer Person zu erraten, lernte der Algorithmus zu erkennen, welche von zwei vergleichbaren Proben ein jüngeres oder älteres Genexpressionsprofil aufweist.
Infolgedessen konnte Pasta mit Bulk-RNA-seq-, Single-Cell-RNA-seq- und Mikroarray-Daten arbeiten.
Der so gewonnene Wert ist daher treffender als transkriptomisches biologisches Alter zu bezeichnen, statt als absolutes „wahres Alter der Zelle“.
Was geschieht mit einer alternden Zelle?
Als die Forschenden untersuchten, welche biologischen Prozesse am stärksten mit den Pasta-Werten korrelieren, zeigte sich ein bekanntes Bild des Alterns.
Ein hohes transkriptomisches Alter war mit p53-Signalwegen, zellulärem Stress und Reaktionen auf DNA-Schäden verbunden. Das Modell unterschied zudem zwischen jüngeren, stammzellähnlichen Zuständen der Zellen und dem Zustand der zellulären Seneszenz – wenn eine Zelle aufhört, sich normal zu teilen, und in einen dauerhaft veränderten Funktionsmodus übergeht. Die Forschenden gingen noch einen Schritt weiter. Sie beschlossen, die Uhr nicht nur zur Messung des Alterns zu verwenden, sondern auch, um nach Faktoren zu suchen, die es beeinflussen können.
Drei Millionen Experimente durch die Augen eines Algorithmus
Pasta wurde auf die riesige Datenbank Connectivity Map L1000 angewendet, die mehr als drei Millionen Profile der Genaktivität enthält. In diesen Experimenten wurden Zellen medikamentösen Wirkstoffen oder genetischen Veränderungen ausgesetzt, woraufhin die Forschenden maßen, wie sich die Genaktivität umstrukturierte.
Die Analyse umfasste 248 Zelllinien, mehr als 30 000 chemische Einwirkungen und etwa 14 000 genetische Eingriffe. Für jede Einwirkung stellte Pasta im Grunde eine einzige Frage: sieht das Transkriptom der Zelle nun älter oder jünger aus?
Auf diese Weise identifizierten die Forschenden 271 Verbindungen, die mit einer Verschiebung in Richtung eines älteren Zustands verbunden sind, sowie 63 Verbindungen, die mit einer Verschiebung in Richtung eines jüngeren transkriptomischen Profils korrelieren. Genau hier wandelt sich Pasta von einer „Uhr“ zu einem Instrument zur Suche nach potenziellen Mechanismen des Alterns.
Unerwartete Mechanismen des Alterns
Mit Zuständen, die Zellen in Richtung Alterung verschieben, erwiesen sich Störungen der mitochondrialen Translation – der Produktion von Proteinen innerhalb der Mitochondrien – als verbunden. Mit einer Verschiebung in eine jüngere Richtung war hingegen das mRNA-Spleißen assoziiert – ein Prozess, bei dem die Zelle das primäre RNA-Molekül vor der Proteinbildung editiert.
Dies ist besonders interessant, da das Altern hier nicht als das Wirken eines einzelnen „Alternsgens“ erscheint, sondern als Veränderung eines ganzen Netzwerks von Prozessen: DNA-Reparatur, Mitochondrienfunktion, RNA-Verarbeitung, Stressreaktionen und Regulation der Genexpression.
Eine Zelle kann älter sein als ihr Organismus
Die Pasta-Studie liefert ein weiteres Argument für eine Idee, die die Biologie des Alterns zunehmend verändert: Das Alter ist nicht nur die seit der Geburt vergangene Zeit. Es ist ein Zustand des Systems. In ein und demselben Organismus können sich verschiedene Zellen und Gewebe mit unterschiedlicher Geschwindigkeit auf der Alterstrajektorie bewegen. Und während das Alter früher vor allem mit dem Kalender gemessen wurde, versucht man heute immer häufiger, es direkt aus der molekularen Architektur der Zelle abzulesen – aus dem Epigenom, den Proteinen, den Metaboliten und nun immer präziser aus dem Transkriptom.
Pasta ist noch kein klinischer Test und kann einem Menschen nicht sagen, wie viele Jahre er noch zu leben hat. Aber sie bietet Forschenden etwas anderes: eine schnelle Methode, um zu überprüfen, welcheEingriffe den molekularen Zustand der Zelle in Richtung Alterung verschieben und welche in die entgegengesetzte Richtung.
Und genau hier liegt die wichtige Bedeutung der Arbeit. Wenn das biologische Alter als veränderbarer Zustand gemessen werden kann, stellt sich die nächste Frage fast zwangsläufig: Wie weit lässt sich dieser Zustand überhaupt zurückdrehen?
