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Untersuchung der zellulären Stammzellen als Gewebeeigenschaft

Diese Studie nutzt die Krebsforschung, um die Alterung zu untersuchen.


Wie zu erwarten, beginnt dieser Beitrag mit einer Diskussion über die Erschöpfung von Stammzellen und die sich daraus ergebenden Konsequenzen. Anschließend wird auf die Stammzelligkeit eingegangen, die besondere Biochemie von Stammzellen, die den Bemühungen zugrunde liegt, zu bestimmen, was genau eine Stammzelle zu einer Stammzelle macht [1]. Die Forscher stellen fest, dass, obwohl die Erschöpfung von Stammzellen ein Kennzeichen des Alterns ist, die meisten bisherigen Bemühungen, einschließlich der Bemühungen um maschinelles Lernen, versucht haben, Stammzellen im Zusammenhang mit Krebs [2] und nicht mit dem Altern zu definieren.


Daher hat dieses Team maschinelles Lernen zur Analyse des Transkriptoms eingesetzt, der Sammlung von Gentranskriptionen, die RNA aus DNA gemacht hat. Anhand von insgesamt 17.382 Proben aus 30 verschiedenen Geweben von Menschen im Alter zwischen 20 und 79 Jahren gingen die Forscher denselben strengen Weg wie die Krebsforscher [2] und wiesen den Proben eine Punktzahl zu, die sich danach richtete, wie sehr sie bekannten Stammzellen ähnelten.


Stammzellen nehmen in verschiedenen Geweben unterschiedlich ab

Einige der Ergebnisse waren überraschender als andere. Hodengewebe und Blut wiesen insgesamt die höchsten Stammzellenwerte auf, aber Gehirn-, Muskel- und Lungengewebe folgten auf den nächsten drei Plätzen, gefolgt von verschiedenen Darmgeweben und der Haut. Der Stammzellenwert des Gehirns war besonders interessant, wenn man ihn mit dem des Nervengewebes vergleicht, das einen der niedrigsten Werte der untersuchten Gewebe aufwies.


Obwohl die Daten unscharf waren und die Korrelation nur linear bestimmt wurde, ergab dieser Algorithmus, dass einige Gewebe eindeutig stärker abnahmen als andere. Bei Lungengewebe, das laut dieser Studie von Anfang an kaum stammähnliche Eigenschaften aufwies, sank der Wert im höheren Alter fast auf Null. Die Prostata und die Schilddrüse nahmen stark ab, während der Rückgang des Darmgewebes weniger dramatisch war. Wie erwartet und mit wenigen Ausnahmen zwischen den Geweben korrelierte dieser Stammzellenwert mit einem Proliferationsmarker und war negativ mit der zellulären Seneszenz korreliert.


Interessanterweise stiegen die Stammzellenwerte sowohl im Eierstock als auch in der Gebärmutter trotz des bekannten Verlusts der Fruchtbarkeit mit zunehmendem Alter an, anstatt zu sinken. Dieses besondere Gewebe zeigt auch ein einzigartiges Verhalten bei der zellulären Seneszenz [3].


Vielleicht ist nicht alles, was Stammzellen sind, gut

Die Forscher nahmen dann bestimmte Zelltypen genauer unter die Lupe, indem sie Daten aus einem früheren Experiment zu Leukämie und Alterung [4] umfunktionierten und sich auf hämapoetische Stammzellen konzentrierten, die für die Blutbildung verantwortlich sind. Die Korrelation lag zwar nur knapp über der Schwelle zur statistischen Signifikanz, aber es zeigte sich ein klarer Trend zu der völlig unintuitiven Erkenntnis, dass ältere Zellen dieses Typs mehr stammähnliche Eigenschaften aufweisen als ihre jüngeren Gegenstücke, was für eine erhöhte Krebsrate verantwortlich sein könnte. Dies ist besonders bemerkenswert, wenn man es mit anderen Forschungsergebnissen vergleicht, die eine signifikante Verarmung dieser Stammzellen mit zunehmendem Alter zeigen [5], und die Forscher erklären, dass diese Erkenntnis weitere Untersuchungen verdient.


Schlussfolgerung

Es handelte sich nicht um ein besonders umfangreiches Experiment, aber es hat potenziell wertvolle Bereiche für künftige Forschungen aufgezeigt. Wie die Forscher anmerken, handelt es sich um eine Korrelationsstudie, nicht um eine Kausalstudie, und es wird nicht festgestellt, ob es sich bei einzelnen Zellen um Stammzellen handelt oder nicht. Darüber hinaus wurde in der Studie nicht ermittelt, welche biochemischen Facetten der Stammzelligkeit insgesamt mit der notwendigen Vermehrung gesunder Zellen zusammenhängen und welche Facetten eher auf Krebs ausgerichtet sind. All diese Einzelheiten müssen untersucht werden, um zu klären, welche Zellen sich in unserem Körper teilen sollen und welche nicht.


Literatur

[1] Srivastava, A. K., & Bulte, J. W. (2014). Stammzellen in vivo bei der Arbeit zusehen. Stem cell reviews and reports, 10, 127-144.


[2] Malta, T. M., Sokolov, A., Gentles, A. J., Burzykowski, T., Poisson, L., Weinstein, J. N., ... & Schumacher, S. E. (2018). Maschinelles Lernen identifiziert Stammesmerkmale, die mit onkogener Dedifferenzierung verbunden sind. Cell, 173(2), 338-354.


[3] Chatsirisupachai, K., Palmer, D., Ferreira, S., & de Magalhães, J. P. (2019). Eine gewebespezifische Transkriptomanalyse beim Menschen offenbart eine komplexe Beziehung zwischen Alterung, Krebs und zellulärer Seneszenz. Aging Cell, 18(6), e13041.


[4] Adelman, E. R., Huang, H. T., Roisman, A., Olsson, A., Colaprico, A., Qin, T., ... & Figueroa, M. E. (2019). Aging Human Hematopoietic Stem Cells Manifest Profound Epigenetic Reprogramming of Enhancers That May Predispose to Leukemia Epigenetic Reprogramming in Aging Human HSC. Krebsentdeckung, 9(8), 1080-1101.


[5] de Haan, G., & Lazare, S. S. (2018). Aging of hematopoietic stem cells. Blood, The Journal of the American Society of Hematology, 131(5), 479-487.


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