In Teil 1 meiner Blogserie zum biologischen Alter habe ich euch einen Überblick dazu gegeben, was das biologische Alter ist und warum man es überhaupt wissen möchte. In diesem Post werde ich euch nun im Detail erklären, wie man sein biologisches Alter bestimmen kann.
Bis vor einigen Jahren war das jedenfalls für Normalsterbliche noch unmöglich. Aber Dank eines revolutionären Durchbruchs in der humangenetischen Forschung Anfang der 2010er-Jahre und der darauf aufbauenden Forschung geht es mittlerweile: Mittels eines Tests der sogenannten DNA-Methylierung unseres Erbguts bzw. der sogenannten epigenetischen Uhr können wir unser biologisches Alter ziemlich genau bestimmen!
| Inhaltsverzeichnis |
| Die epigenetische Uhr: Der Zeitmesser unseres biologischen Alters |
| Was ist die DNA-Methylierung? |
| Der Methylierungs-Code |
| Was ist die „Horvath Uhr“? |
| Quellen |
Die epigenetische Uhr: Der Zeitmesser unseres biologischen Alters
Wieso wollen wir aber überhaupt unser biologisches Alter bestimmen bzw. testen? Erstens, weil uns diese Tests Daten zur Klärung liefern können, ob man den menschlichen Alterungsprozess tatsächlich verlangsamen kann. Und zweitens, weil wir damit abschätzen können, welche Interventionen uns tatsächlich etwas nützen.
Im Tierversuch gibt es schon seit einigen Jahrzehnten verschiedene Ansätze, das Altern von Versuchstieren wie Mäusen zu verlangsamen. Erfolg oder Misserfolg der entsprechenden Therapien lassen sich dort relativ einfach beobachten, da die Versuchstiere (meistens Mäuse) im Vergleich zum Menschen nur kurze Lebensspannen haben und daher schnell klar wird, ob die Interventionen oder eingesetzten Substanzen wirken (bspw. Intervallfasten oder Substanzen wie Nicotinamid-Mononukleotid (NMN), Resveratrol etc.).
Anders sieht es aber aus, wenn man entsprechende Effekte am Menschen messen möchte. Denn Menschen werden nun einmal sehr viel älter als Mäuse; daher müssten Studien am Menschen über Jahrzehnte laufen, um objektiv festzustellen, mit welchen Interventionen der Alterungsprozess beeinflusst werden kann.
Hier kommt nun die epigenetische Uhr ins Spiel: Sie liefert uns die Antwort auf die Frage, wie wir unser biologisches Alter bestimmen können – und damit herausfinden, was unseren Alterungsprozess positiv beeinflusst.
Was ist die DNA-Methylierung?
Was lesen wir aber auf der epigenetischen Uhr ab? Im Prinzip ganz einfach: geeignete Biomarker in menschlichen Zellen, anhand derer das biologische Alter gemessen werden kann. Ein Biomarker ist ein biologisches Merkmal, das im Blut oder in Gewebeproben gemessen und bewertet werden kann. Es zeigt krankhafte Veränderungen auf, kann aber auch biologisch normale Prozesse im Körper nachweisen.1
Die epigenetische Uhr bildet solche Biomarker ab. Anknüpfungspunkt der sinnbildlichen epigenetischen Uhr ist die Methylierung unserer DNA.
DNA-Methylierungen sind die Ziffern unserer epigenetischen Uhr
Die DNA-Methylierung ist die wichtigste epigenetische Veränderung in unserem Erbgut (Siehe auch Was ist Epigenetik?). Hört sich kompliziert an? Ist es – zumindest in der Theorie – nicht. Wikipedia hilft2: DNA-Methylierung ist eine chemische Abänderung an den Grundbausteinen der Erbsubstanz einer Zelle (=an den Nukleobasen, s.u.). Diese Abänderung wird durch die Übertragung von Methylgruppen (kleine Moleküle) durch Enzyme (sog. DNA-Methyltransferasen) an bestimmte Stellen der DNA bewirkt. Diese Stellen sind die Nukleobasen. Unsere DNA besteht aus vier Nukleobasen, Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin (bei RNA Uracil):
Vielleicht kennt ihr noch den Sci-Fi-Film GATTACA mit Ethan Hawke und Uma Thurman? Der Name ist nicht zufällig gewählt: passend zum Thema des Films besteht der Titel aus den vier Anfangsbuchstaben der vier Nukleobasen unserer DNA: G, A, T, C.
DNA ist unsere Hardware, die Methylierung die Software
Doch zurück zu den Methylgruppen. Diese binden sich immer nur an eine der vier Basen der DNA, an das Cytosin. Das sieht dann so aus3:
Links seht ihr das „un-methylierte“ Cytosin, rechts das Cytosin mit Methylgruppe – bestehend aus einem Kohlenstoff- und drei Wasserstoffatomen.
Ohne diese Methylierung würde sich keine Zelle und damit letztlich auch kein Mensch entwickeln. Die Anordnung der DNA-Methylierungen in einer Zelle bestimmt nämlich darüber, wie die DNA abgelesen wird und wie und in was sich die Zelle entwickelt: zum Beispiel als Hautzelle, Speicheldrüsenzelle, Nervenzelle oder auch Blutzelle. Die epigenetische Information (epi-, weil neben/auf/über der DNA, also der Gen-Ebene) ist wie eine Programmiersprache unserer DNA. Ihr könnt euch also die DNA als unsere Hardware vorstellen, die in jeder Zelle identisch vorhanden ist und die Methylierung als den Code, die Software. Und diese Software bestimmt darüber, in welche der 300 verschiedenen Gewebetypen4 sich unsere 30 Billionen Zellen5 im Erwachsenenalter entwickeln.
Der Methylierungs-Code
Wie hilft uns aber jetzt die Methylierung dabei, unser biologisches Alter zu bestimmen? Indem wir den individuellen Methylierungs-Code ablesen. Denn dieser Code verändert sich mit zunehmendem Alter. Wie auch Software kontinuierlich weiterentwickelt wird. Möchte man also das biologische Alter eines Menschen bestimmen, muss man lediglich die DNA-Methylierung an bestimmten Stellen unseres Genoms messen6 – das ist die epigenetische Uhr.
Was ist die „Horvath Uhr“?
Der Trick besteht darin, diesen Code und damit die Uhr richtig zu lesen. Die bekannteste Möglichkeit ist die „Horvath Uhr“, benannt nach ihrem Entdecker, dem gebürtigen Frankfurter Steve Horvath, Professor für Humangenetik und Biostatistik an der University of California, Los Angeles.7
Die Horvath Uhr basiert darauf, dass 353 Stellen der DNA daraufhin abgelesen werden, ob sie methyliert sind oder nicht. Diese 353 Stellen werden jeweils auch als „CpG-Stelle“8 (englisch: „CpG-site“) bezeichnet: dort folgt auf eine Cytosin-Nukleobase eine Guanin-Nukleobase. Und an diese Stellen binden sich die Methylgruppen am häufigsten. Die große Herausforderung für Horvath bestand darin, die richtigen 353 CpG-Stellen zu finden, da es in der DNA jeder Zelle Millionen dieser CpG-Stellen gibt – was ihm jedoch gelungen ist. Ein speziell entwickelter Algorithmus berechnet dann aus den 353 abgelesenen Positionen das biologische Alter – und zwar nicht nur der betreffenden Zelle, sondern des gesamten Organismus.9
Neben der Horvath-Uhr gibt es mittlerweile aber auch diverse weitere Uhren, die mit anderen Algorithmen arbeiten und andere CpG-sites ablesen. Ein deutsches Unternehmen, das in diesem Bereich forscht und seine Dienste anbietet ist die Firma Cerascreen – der einzige deutsche Anbieter eines epigenetischen Alterstests.
Die Genauigkeit der Messungen ist je nach Anbieter und Verfahren unterschiedlich: bei der ursprünglichen Horvath-Uhr kann das biologische Alter im Mittel mit einer Genauigkeit von +/- 3,6-Jahren10 bestimmt werden, bei dem Test von Cerascreen liegt die Genauigkeit bei +/- 2,5-Jahren.11
Können wir unsere biologische Uhr zurückstellen?
Sehr spannend und momentan noch umstritten ist schließlich noch die Frage, ob die Veränderung des Methylierungs-Codes eine Ursache oder die Folge des Alterungsprozesses ist. Wenn sie nämlich eine Ursache ist, dann könnte die biologische Uhr theoretisch auch zurückgestellt werden – indem man Methylierungen neu anbringt oder auch wieder entfernt.12
Nachdem wir nun verstehen, wie man das biologische Alter messen kann, können wir auf dieser Basis eigentlich nach passenden Tests suchen. Eigentlich deshalb, weil ich finde, dass sich jede/r von euch das gut überlegen, muss, ob er diese Tests macht. Ich finde: Es spricht sehr viel dafür und ein bisschen was dagegen 🙂 Mehr dazu findet ihr im nächsten Teil der Blogserie:
Schreibt mir gerne einen Kommentar, wie euch der Artikel gefällt!
Quellen
- Vgl. https://www.ema.europa.eu/en/glossary/biomarker ↩︎
- Vgl. https://de.wikipedia.org/wiki/DNA-Methylierung ↩︎
- DNA Methylation Pattern as Important Epigenetic Criterion in Cancer – Scientific Figure on ResearchGate. Available from: https://www.researchgate.net/figure/Methylation-of-cytosine-in-carbon-5_fig1_259879905 ↩︎
- Vgl. https://de.wikipedia.org/wiki/Liste_menschlicher_Zelltypen ↩︎
- Vgl. https://www.spektrum.de/frage/besteht-der-mensch-aus-mehr-bakterien-als-koerperzellen/1392955 ↩︎
- Vgl. https://www.futuretimeline.net/blog/2020/05/18-longevity-breakthrough-2020.htm ↩︎
- Vgl. Biomarkers and ageing: The clock-watcher. Biomathematician Steve Horvath has discovered a strikingly accurate way to measure human ageing through epigenetic signatures, https://www.nature.com/news/biomarkers-and-ageing-the-clock-watcher-1.15014 ↩︎
- Vgl. https://de.wikipedia.org/wiki/CpG-Dinukleotid ↩︎
- Vgl. Biomarkers and ageing: The clock-watcher. Biomathematician Steve Horvath has discovered a strikingly accurate way to measure human ageing through epigenetic signatures, https://www.nature.com/news/biomarkers-and-ageing-the-clock-watcher-1.15014 ↩︎
- Vgl. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4015143/ ↩︎
- Vgl. https://www.riffreporter.de/erbe-umwelt-peter-spork/epigenetische_uhr/ ↩︎
- Vgl. https://www.pharmazeutische-zeitung.de/laesst-sich-das-biologische-alter-medikamentoes-zurueckdrehen/ ↩︎
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