LONDON (IT BOLTWISE) – Die faszinierende Fähigkeit von Tieren, durch Hibernation extreme physiologische Veränderungen zu überstehen, könnte auch für den Menschen von Bedeutung sein. Neue Studien deuten darauf hin, dass die genetischen Grundlagen dieser Anpassungen in unserem eigenen Erbgut verborgen liegen.
Die Hibernation, ein Zustand der physiologischen Dormanz, ermöglicht es Tieren, Monate ohne Nahrung und Wasser zu überleben. Doch dieser Überlebensmodus bringt erhebliche gesundheitliche Herausforderungen mit sich, wie Muskelatrophie und Insulinresistenz. Forscher der University of Utah haben nun spezifische DNA-Regionen identifiziert, die Hibernatoren helfen, sich schnell von diesen Schäden zu erholen. Diese genetischen ‘Superkräfte’ könnten auch im menschlichen Genom vorhanden sein.
In zwei Studien, die in der renommierten Zeitschrift Science veröffentlicht wurden, untersuchten die Wissenschaftler die genetischen Schalter, die Hibernatoren bei der Regeneration unterstützen. Sie fanden heraus, dass der menschliche Genpool ähnliche genetische Regionen enthält, die als Kontrollschalter für Anpassungen an die Hibernation fungieren. Diese Entdeckung könnte neue Behandlungsmöglichkeiten für Krankheiten wie Typ-2-Diabetes und Alzheimer eröffnen.
Während der Hibernation bauen sich bei Tieren Proteine auf, die mit Alzheimer in Verbindung stehen, und die plötzliche Wiederaufnahme der Blutzirkulation kann neurologische Schäden verursachen. Dennoch haben Hibernatoren bemerkenswerte Mechanismen entwickelt, um diese Schäden rückgängig zu machen. Die Gene, die diesen Anpassungen zugrunde liegen, sind wahrscheinlich auch in Menschen und anderen Nicht-Hibernatoren vorhanden.
Die Tatsache, dass Hibernation unabhängig in mehreren Tierarten entstanden ist, deutet darauf hin, dass ihre genetischen Grundlagen im gesamten Säugetiergenom vorhanden sind. Christopher Gregg, Professor für Neurobiologie, erklärt, dass die meisten Arten dieselben Gene haben, aber die Unterschiede in den 98% des Genoms liegen, die nicht für Gene kodieren. Diese nicht-kodierende DNA ist entscheidend für die Genregulation.
Die Suche nach diesen ‘Master-Schaltern’ im Genom gleicht der Suche nach Nadeln im Heuhaufen. Die Forscher verglichen ganze Genome von Säugetieren, um konservierte DNA-Regionen zu identifizieren, die in Hibernatoren beschleunigte Veränderungen zeigen. Diese Regionen regulieren die Genaktivität in spezifischen Zellen zu bestimmten Zeiten.
Um die biologischen Prozesse zu verstehen, die mit diesen beschleunigten Regionen verbunden sind, identifizierten die Forscher Gene, die während des Fastens bei Mäusen aktiviert oder deaktiviert werden. Fasten löst ähnliche Stoffwechselveränderungen aus wie Hibernation, was zu ‘Hub-Genen’ führte, die als Hauptregulatoren für Fasten-induzierte Genaktivitätsänderungen fungieren.
Die überraschende Entdeckung war, dass die hibernationsbezogenen Elemente überproportional diese Schlüssel-Hub-Gene beeinflussen. Dies deutet darauf hin, dass Hibernatoren die Regulation und Aktivität dieser Kern-Hub-Gene verändert haben, um große Auswirkungen auf das gesamte Programm zur Reaktion auf Nahrungsmangel zu haben.
Christopher Gregg, Mitbegründer von Primordial AI, einem Biotech-Startup in Utah, das KI nutzt, um genetische Ziele für Medikamente zu identifizieren, plant, Medikamente zu entwickeln, die die genetischen Vorteile von Hibernatoren nachahmen. Diese könnten beispielsweise den neuronalen Schutz bei Alzheimer-Patienten verbessern oder die Insulinresistenz bei Typ-2-Diabetikern umkehren.
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