CD-Labor für Biotechnologie der Hautalterung

Dass unsere Hautzellen altern ist bekannt. Aber wie genau laufen diese Prozesse auf der molekularbiologischen Ebene ab, wie werden sie ausgelöst und wodurch beschleunigt oder verlangsamt? Antworten auf diese Fragen werden auch allgemein zum besseren Verständnis der Biologie des Alterns beitragen.

Dass Zellen sich nur begrenzt oft teilen, wurde in Zell- kulturen bereits in den 1960er Jahren nachgewiesen. Die nicht mehr teilungsfähigen Zellen wurden seneszente, also „alte“ Zellen genannt, da die Anzahl der Teilungen vom Alter des Spenders, und der Lebensspanne der Spezies abhängt. Ebenso weisen Zellen von Patienten die an vorzeitigen Alterserscheinungen (Progerien) leiden, auch eine verkürzte Lebensspanne auf. Um das Jahr 2000 konnte schließlich gezeigt werden, dass seneszente Zellen nicht nur in Petrischalen vorkommen, sondern auch in lebenden Organismen. In der Haut älterer Menschen zum Beispiel schätzt man bis zu 20% der Zellen als seneszent ein.
Diese seneszenten Zellen sind nur noch eingeschränkt funktionsfähig. In Hautzellen zum Beispiel führt die Seneszenz zu geringerer Elastizität, schlechterer Wund- heilung und zu einer Verschlechterung der Barrierefunktion der Haut. Die Abwehrfähigkeit gegen Krankheitserreger sinkt, und auch die Ausschüttung von Signalmolekülen, die eine Tumorbildung begünstigen, ist möglich.
Gründe für die Seneszenz liegen einerseits im Genom der Zellen (Telomerverkürzung), andererseits gibt es auch stressbedinge Auslöser einer vorzeitigen Seneszenz. Für Hautzellen sind UV-Licht und freie Radikale bekannte Stressoren, auch bestimmte Mutationen in Zusammenhang mit den zellulären Wachstumssignalen gehören dazu.

Dieses Labor will verstehen, wie die molekularbiologischen Prozesse der Hautalterung im Detail ablaufen: Welche Moleküle werden wann ausgeschüttet, wo und wie wirken sie genau, welche Rolle spielen die Gene und welche anderen Substanzen sind noch beteiligt?
Als Folge eines tieferen Verständnisses kann dann nach Proteinen und Mikro-RNAs gesucht werden, die die Seneszenz hinausschieben können. Gesucht werden auch Substanzen – zum Beispiel in Pflanzenextrakten – die die seneszenten Zellen gezielt unschädlich machen, die noch teilungsfähigen „jungen“ Zellen aber unbehelligt lassen.

Methodisch wird überwiegend mit eigens entwickelten 3D-Zellkulturen gearbeitet, in denen die alternde menschliche Haut mitsamt ihrer Hornschicht (Keratinozyten) in der Petrischale nachempfunden wird. An diesem Modell können die Auswirkungen von Pflanzenextrakten, Proteinen, Enzymen, Mikro-RNAs und anderen Faktoren geprüft werden, um die Haut jugendlich und gesund zu erhalten.