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„Minis“ halten Nervenverbindungen jung

Neuronen kommunizieren mittels schneller elektrischer Signale, die die Freisetzung von Neurotransmittern, den chemischen Botenstoffen des Gehirns, regulieren. Diese Art der interneuronalen Kommunikation nennt man evozierte Neurotransmission. Nervensynapsen können jedoch auch in Abwesenheit eines elektrischen Impulses Neurotransmitter freisetzen. Diese Miniatur-Freisetzungen (Minis) wurden lange Zeit nur als „Hintergrundrauschen“ ohne nähere Funktion wahrgenommen. Tatsächlich zeigen neuere Studien jedoch, dass Minis offenbar wichtige Aufgaben erledigen.

Sie agieren wie „Pings“ für den Computer und stellen sicher, dass Neuronen verbunden sind. Ein Schweizer Forschungsteam wies jetzt nach, dass Minis auch im reifen Nervensystem eine Rolle spielen. Sie fanden heraus, dass die Synapsen von Fruchtfliegenzellen mit zunehmendem Alter in kleinere Fragmente zerfielen. Ein Phänomen, dass auch bei alternden Säugetieren eintritt. Geschieht dies, sind sowohl die evozierte als auch die Miniatur-Neurotransmission beeinträchtigt und die Fliegen zeigen motorische Probleme, wie z.B. eine verminderte Fähigkeit, die Wände einer Plastikflasche zu erklimmen.

Werden beide Übertragungsarten blockiert, altern Synapsen vorzeitig, was darauf hindeutet, dass bei der Alterung oder bei altersbedingten neurologischen Erkrankungen Veränderungen der Neurotransmission auftreten, bevor die Synapsen zusammenbrechen. Daran lässt sich bei künftigen klinischen Interventionen ansetzen: Wird die Tätigkeit der Minis (jedoch nicht die der evozierten Transmission) stimuliert, bleiben Synapsen erhalten und die motorischen Fähigkeiten von Fruchtfliegen mittleren Alters gelangen auf ein Niveau, das mit dem von jungen Fliegen vergleichbar ist. Die Erkenntnisse könnten auch dazu beitragen, Anomalien die Minis betreffen, besser zu verstehen, etwa Neuroentwicklungsstörungen bei Kindern.

Referenz:
EPFL, Lausanne
Miniature neurotransmission is required to maintain Drosophila synaptic structures during ageing, Nature Comm 2021; https://www.nature.com/articles/s41467-021-24490-1

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Biotechnologie Genetik Pädiatrie Wissenschaft

Gelungene Behandlung von vorzeitiger Alterung

Progeria ist ein seltener Gendefekt, der Kinder rasch altern und kaum ihre Teenagerjahre erreichen lässt. Betroffene Kinder werden früh kahl, ihr Wachstum stoppt, sie magern ab, entwickeln steife Gelenke, faltige Haut, Knochenschwund und Arteriosklerose. Schuld daran ist eine Genmutation, welche die Produktion des Proteins Progerin fördert, welches zur schnellen Alterung führt. Weltweit leiden etwa 400 Menschen am Hutchinson–Gilford Progeria Syndrom.

Nun wurden Mäuse mit dieser Genmutation, mit einer Variante der Genschere CRISPR behandelt. Dadurch wurden Schäden am Herzen, die mit dem Gendefekt einhergehen, verhindert. Die von den Forschenden behandelten Progeria-Mäuse überlebten 500 Tage, mehr als doppelt so lange wie ihre unbehandelten Leidensgenossen und mehr als halb so lang wie gesunde Mäuse. Die veränderte DNA fand sich in 20 bis 60 Prozent der Mäuseknochen, Skelettmuskeln, Leber und Herz. Obwohl die Mäuse zu Beginn des Versuchs umgerechnet in Menschenjahre schon fünf Jahre alt gewesen waren, zeigten Aorta und Muskeln fast keine Zeichen von Progeria-Schäden mehr.

Ein unglaubliches Ergebnis – vor allem vor dem Hintergrund, dass frühere Ansätze nur einen geringen Erfolg zeitigten. „Das übertrifft alle Erwartungen und schreit nach Anwendung bei Progeria-Kindern – und zwar innerhalb der nächsten drei Jahre“, meint Genom-Editing-Experte Fyodor Urnov von der Berkeley Universität in Kalifornien.

Studien-Mitautorin Leslie Gordon, deren Sohn Sam an Progeria starb und welche die Progeria Research Foundation gründete, will keinen zweiten Durchgang abwarten und sofort damit beginnen, die Finanzierung von Tests an Kindern zu finden. „Wir werden einen Weg finden,“ erklärt sie: „denn diese Kinder haben keine Zeit zu verlieren.“

Referenzen:
Harvard University; National Health Institute, Bethesda
In vivo base editing rescues Hutchinson–Gilford progeria syndrome in mice, Nature 2021: 6967:491
https://www.nature.com/articles/s41586-020-03086-7

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Geriatrie Immunologie Wissenschaft

Gen hält Immunsystem jung

Eine Erbanlage mit dem kryptischen Kürzel CRELD1, die bei der Entwicklung des Herzens im entstehenden Kind eine Rolle spielt, scheint auch im menschlichen Immunsystem eine Schlüsselfunktion zu übernehmen. Wenn das Gen nicht aktiv genug ist, kommt es demnach zu charakteristischen Umstellungen der Immunabwehr, wodurch sie an Schlagkraft einbüßt. Mediziner sprechen von einer Alterung des Immunsystems, da sich in älteren Menschen oft ein ähnlicher Effekt beobachten lässt. Mittelfristig könnten die Ergebnisse eventuell dazu beitragen, diese altersbedingten Einbußen zu verringern.

Bei der Analyse von Transkription-Daten von insgesamt 4.500 Probanden stießen die Forscher auf einen überraschenden Zusammenhang: Unter den analysierten Versuchspersonen waren auch solche, in denen das CRELD1-Gen aus irgendwelchen Gründen deutlich schwächer aktiv war. Interessanterweise fanden sich im Blut dieser Probanden nur sehr wenige der sogenannten T-Zellen. Diese spielen eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung von Infektionen.

In Mausexperimenten untersuchten die Forscher diesen Zusammenhang weiter und zeigten, dass Mäuse ohne dem Gen früher starben. Dieses Phänomen, auch Immunoseneszenz genannt, beobachtet man auch bei älteren Menschen. Die Betroffenen sind deutlich anfälliger für Infektionen, aber möglicherweise auch für altersbedingte Erkrankungen wie Krebs oder Alzheimer. Gleichzeitig gibt es Hundertjährige, die immunologisch gesehen einige Jahrzehnte jünger sind.
Langfristiges Ziel ist es nun, die Aktivität des Gens zu erhalten. So ließe sich vielleicht das Erkrankungsrisiko von Seniorinnen und Senioren deutlich senken.

Referenzen: Uni Bonn, Radbound University Nijmegen, Universität Lüttich, Medizinische Hochschule Hannover, Helmholtz-Zentrum Braunschweig
CRELD1 modulates homeostasis of the immune system in mice and humans. Nature Immunology 9.11.2020; https://www.nature.com/articles/s41590-020-00811-2

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