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mechanistischer Hintergrund variabler Genexpression
Altern geht einher mit einem stetigen Verlust physiologischer Funktionen. Die Möglichkeit, Altern zu beeinflussen ist in unserer alternden Gesellschaft von großer Bedeutung. Daher besteht ein Interesse, die biologischen Grundlagen des Alterns zu erforschen und besser zu verstehen. Ein typisches Merkmal des Alterns ist eine zunehmende inter- und innerindividuelle Heterogenität. Bis heute sind allerdings die molekularen Grundlagen noch nicht verstanden. Das Forschungsprojekt am Max-Planck Institut für die Biologie des Alterns widmet sich dieser Thematik.
Im Zuge des demographischen Wandels werden die Menschen ein immer höheres Alter erreichen, was unweigerlich zu einem Anstieg von altersassoziierten Erkrankungen führen wird. Bekannt ist, dass im Alter die Heterogenität in Geweben zunimmt. Die molekularen Ursachen hierfür sind allerdings noch größtenteils ungelöst. Das Forschungsprojekt am Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns in Köln unter Leitung von Dr. Peter Tessarz möchte nun die neue Technologie 'Smart-seq3' nutzen, die es ermöglicht, vollständige Transkripte quantitativ und in Einzelzellauflösung zu sequenzieren. Dies erfolgt in Zusammenarbeit mit dem Karolinska Institut, Schweden, wo diese Technologie entwickelt wurde.
In der Vergangenheit konnte nachgewiesen werden, dass mit Hilfe von Genetik das Altern beeinflusst werden kann. Typisches Merkmal des Alterns ist eine zunehmende interindividuelle Heterogenität, selbst zwischen genetisch identischen Organismen scheint die Variabilität untrennbar mit der Alterung verbunden zu sein. Auch die Heterogenität in unseren Organen nimmt stetig mit dem Alter zu. Trotz der Tatsache, dass wir mittlerweile wissen, dass sich zelluläre Heterogenität im Alter erhöht und sie zumindest in anderen biologischen Bereichen eine entscheidende Rolle spielt, sind die molekularen Grundlagen bisher noch nicht erforscht.
Die seit kurzem vorhandene Technologie der Einzelsequenzierung kann aber nun Einblicke in diesen Prozess liefern. Das Forscherteam des Max-Planck-Instituts für die Biologie des Alterns in Köln konnte in einer Studie zeigen, dass die Zunahme der Variabilität der Genexpression mit dem Alter ganz bestimmte biologische Prozesse betrifft, hier insbesondere Prozesse, die das Spleißen von Genen und generell die Maturierung von mRNA betreffen. Dies sind Prozesse, von denen bereits gezeigt wurde, dass sie sich mit dem Altern ändern, von denen wir aber in Bezug auf das Altern wenig verstehen.
Die neue Technologie Smart-seq3 ermöglicht es, vollständige Transkripte quantitativ und in Einzelzellauflösungen zu sequenzieren, um vor allem die Heterogenität von mRNA-Spleißen zu untersuchen. Es wird mit dem Karolinska-Institut Schweden, hier mit der Gruppe von Rickard Sandberg, zusammengearbeitet, die diese Technologie entwickelt hat.
Dr. Peter Tessarz,
Forschungsgruppenleiter, Max-Planck Institut für Biologie des Alterns