Zelltyp-spezifische Alterungsuhren sagen Alzheimer, ALS und Krebs Jahre im Voraus vorher

Jahrzehntelang wurde das biologische Alter als eine einzige Zahl betrachtet. Dann zeigten Forscher, dass verschiedene Organe mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten altern. Nun ist einem von Stanford geführten Team ein weiterer Schritt gelungen: Es konnte nachweisen, dass individuelle Zelltypen jeweils eigenen Alterungsverläufen folgen – und dass diese Verläufe schwerwiegende Erkrankungen Jahre vor ihrem Auftreten vorhersagen können.

Die in Nature Medicine veröffentlichte Studie nutzte Einzelzell-RNA-Sequenzierungsdaten des Human Protein Atlas, um Gene zu identifizieren, die in bestimmten Zelltypen stark exprimiert werden, und verknüpfte diese Gene anschließend mit messbaren Proteinen im Blutkreislauf. Mithilfe von Machine-Learning-Modellen, die an Daten von rund 60.000 Personen aus drei Kohorten trainiert wurden, ließ sich schätzen, wie schnell mehr als 40 verschiedene Zelltypen bei einer gegebenen Person altern.

Die Ergebnisse waren bemerkenswert. Ein beschleunigtes Altern von Astrozyten – den unterstützenden Gliazellen des Gehirns – sagte die Entstehung von Alzheimer mit hoher Aussagekraft vorher. Ein beschleunigtes Altern von Skelettmuskelzellen sagte ALS vorher, selbst in Fällen, die mehr als drei Jahre nach der Blutentnahme diagnostiziert wurden. Auch Lungenkrebs, Lymphom, Typ-2-Diabetes, COPD und Schlaganfall wurden erkannt, wenn auch mit etwas schwächeren Signalen. Etwa 35 % der Teilnehmer wiesen keine extremen Altersunterschiede zwischen Zelltypen auf, während 1,5 % gleichzeitig ein extremes Altern in zehn oder mehr Zelltypen zeigten.

Genetische Wechselwirkungen fügen eine weitere Ebene hinzu. Personen, die homozygot für APOE4 sind – den Genotyp mit dem höchsten Alzheimer-Risiko –, erkrankten fast dreimal häufiger an der Krankheit, wenn sie zusätzlich schnell alternde Astrozyten aufwiesen. Dies deutet darauf hin, dass zelltyp-spezifische Uhren die genetische Risikostratifizierung erheblich verfeinern könnten.

Praktisch weist diese Forschung auf blutbasierte Panels hin, die eines Tages Krankheitsrisiken mit zelltyp-spezifischer Genauigkeit anzeigen und damit frühzeitigere Interventionen ermöglichen könnten. Einschränkungen bleiben bestehen: Die Vorhersagekraft der Uhren variierte stark zwischen den Zelltypen, und es handelt sich hierbei um eine Forschungszusammenfassung von Ergebnissen, die noch nicht in klinische Werkzeuge überführt wurden. Eine unabhängige Replikation und longitudinale Validierung werden unerlässlich sein, bevor diese Erkenntnisse Eingang in die klinische Praxis finden.