Molekül der ewigen Jugend 28.05.2015

Wir hören so oft von der Entdeckung eines Gedächtnisproteins, eines Gens für ewige Jugend oder eines Moleküls, das Krebszellen auf der Stelle tötet, dass es den Anschein haben mag, dass wir in sehr naher Zukunft ein langes, gesundes Leben haben werden – für alle. Allerdings entwickelt sich der von der Wissenschaft getriebene Fortschritt der Menschheit immer noch langsamer, als wir es von ihr erwarten. Einer der Gründe für hohe Erwartungen ist, dass die Schattenseiten der experimentellen Forschung in populärwissenschaftlichen Texten selten auftauchen: allerlei Verfeinerungen und Widerlegungen der Ergebnisse, die andere Labore überprüfen wollten. Bildlich gesprochen hört die breite Öffentlichkeit das Rumpeln und Knistern zusammenbrechender Hypothesen und Theorien nicht.

Ein typisches Beispiel ist die jüngste Geschichte eines Proteins namens Gewebedifferenzierungsfaktor 11 (GDF-11). Vor nicht allzu langer Zeit wurde er zu einem weiteren molekularen „Verjüngungsapfel“: Experimente haben gezeigt, dass er einige altersbedingte Veränderungen rückgängig machen kann. Wir entdeckten dies in einer erstaunlichen Erfahrung, als sie das Kreislaufsystem von zwei Mäusen, jung und alt, kombinierten. Es stellte sich heraus, dass junges Blut eine positive Wirkung auf den Herzmuskel hat. Mit zunehmendem Alter verdicken sich die Wände des Herzens, was sich negativ auf seine Arbeit auswirkt, und junges Blut hingegen machte die Wände des Herzmuskels dünner. Als sie versuchten herauszufinden, welche Art von Molekülen hier eine Rolle spielen könnten, fanden sie 13 potenzielle Kandidaten, darunter auch GDF-11. Sie haben es überprüft - und es stellte sich heraus, dass es an sich eine verjüngende Wirkung auf den Herzmuskel hat.

Darüber hinaus stimulierte GDF-11 die Neurogenese und Gefäßentwicklung im Gehirn alter Mäuse und trug auch zur Wiederherstellung der Funktionalität normaler Skelettmuskeln bei. Die gewonnenen Daten verwirrten viele, da sich das Bild als äußerst widersprüchlich herausstellte. Einerseits war bekannt, dass GDF-11 bei jungen Tieren hoch und bei alten sehr niedrig ist. Andererseits war über seine Funktionen lange Zeit nur bekannt, dass es die Bildung von Geruchsrezeptoren und Rezeptoren im Rückenmark steuert. Und schließlich, am wichtigsten, fand David Glass (David Glass) zusammen mit Kollegen vom Institute for Biomedical Research im Jahr 2009 heraus, dass das gleiche GDF-11 das Muskelwachstum hemmt. Dann waren sie darüber nicht überrascht – da es dem Myostatin-Protein ähnlich ist, das die Muskeldifferenzierung hemmt, erwarteten sie ungefähr dasselbe von GDF-11. Ich musste mich später wundern, als sich herausstellte, dass es in Experimenten anderer Leute absolut gegensätzliche Eigenschaften zeigt.

Und dann beschlossen die Eigenschaften von GDF-11, es noch einmal zu überprüfen. Das erste, was wir herausfinden konnten, war, dass es bisher mit einer nicht allzu spezifischen Methode analysiert wurde: erstens hat es zwei Formen, monomer und dimer (wenn zwei Moleküle zu einem funktionellen Modul kombiniert werden), und zweitens als es wurde gesagt, es ähnelt Myostatin. Die zuvor verwendete immunologische Methode konnte GDF-11-Monomere nicht von Dimeren unterscheiden (und das „Verkleben“ ihrer Moleküle aneinander kann die Funktionen von Proteinen ziemlich stark beeinträchtigen), und manchmal wurde auch Myostatin beschlagnahmt. Durch die Entwicklung einer genaueren Analysemethode testeten die Forscher, wie sich der Proteinspiegel mit dem Alter verändert. Bei Mäusen war sein Wert im Allgemeinen zu niedrig, um zuverlässig zu sein, aber bei Ratten und Menschen war er ziemlich hoch – und es stellte sich heraus, dass die Menge an GDF-11 mit dem Alter sicherlich nicht abnimmt, sondern sogar zunimmt. Bei Verabreichung an alte Tiere trat keine Muskelregeneration auf. Außerdem erholten sich die Muskeln nach einer Schädigung sogar langsamer – was logisch ist, wenn man davon ausgeht, dass GDF-11 die Regeneration eher unterdrückt als anregt. Die vollständigen Ergebnisse der Experimente wurden in der Zeitschrift Cell Metabolism veröffentlicht.

Wie kann es sein, dass sich dasselbe Molekül in verschiedenen Händen so unterschiedlich verhält? Die offensichtliche Antwort ist, dass einige Forschungsgruppen die falschen Ergebnisse erzielt haben. Aber es ist möglich, dass beide Recht haben. So sagt Amy Wagers aus Harvard, unter deren Leitung die Arbeit mit jungem und altem Blut durchgeführt wurde (wonach alle anfingen, über GDF-11 als Verjüngungsfaktor zu sprechen), dass es um verschiedene Formen von Protein geht, die - einige davon Formen nehmen mit dem Alter immer noch ab. Außerdem verwendeten die Wagers-Gruppe und die Glass-Gruppe unterschiedliche Methoden, um die Muskeln zu schädigen: die eine durch Cardiotoxin, die andere durch extreme Kühlung. Und es kann durchaus sein, dass die regenerative Wirkung von GDF-11 von der Ätiologie der Schädigung abhängt. Schließlich gibt es in gewissem Sinne keinen Widerspruch zwischen beiden Arbeiten, da beide über den optimalen Proteinspiegel sprechen, der erforderlich ist, um die Muskelfunktion aufrechtzuerhalten. Es ist nur so, dass einige Autoren gezeigt haben, dass dieses Niveau nicht gesenkt werden sollte, während andere - dass dieses Niveau nicht erhöht werden sollte. Und schließlich muss die verjüngende Wirkung von jungem Blut nicht unbedingt nur wegen GDF-11 stattfinden; konnte 13 potenzielle Kandidaten für "Verjüngungsäpfel" zählen.