Fitnessprogramm für Blutstammzellen

Zum Schutz vor Infektionen ist ein gut funktionierendes Immunsystem unerlässlich. Mit zunehmendem Alter nimmt die Funktion des Immunsystems jedoch ab, was auch auf alterungsbedingte Schäden in hämatopoetischen Stammzellen zurückzuführen ist. Forschende des Leibniz-Instituts für Alternsforschung – Fritz-Lipmann-Institut (FLI) in Jena haben nun herausgefunden, wie der Co-Aktivator des Hippo-Signalwegs, das TAZ-Protein, die Blutstammzellen vor dem Altern schützen und somit vor einem Funktionsverlust bewahren kann. Darüber hinaus altern die Blutstammzellen sehr heterogen. Neben alten Zellen findet man auch „jugendliche“ Zellen, wenn der Schutzmechanismus effektiv gewirkt hat.

Mit zunehmendem Alter verlieren die Blutstammzellen jedoch ihre Funktion und ihr Regenerationspotenzial lässt nach. Bei älteren Menschen tritt noch ein weiteres Problem bei der Hämatopoese auf, sie bilden weniger Lymphozyten, sodass sie Infektionen oft nicht mehr so gut bewältigen.

Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Jena, Cambridge, USA und Groningen, Niederlande, haben mithilfe neuartiger Analysemethoden auf Einzelzellebene nun in einer kürzlich in publizierten Studie genauer untersucht, was beim Alterungsprozess in hämatopoetischen Stammzellen passiert und welche Rolle das TAZ-Protein dabei spielt.

YAP/TAZ-Aktivität ist wichtig für die Regeneration von Geweben

Bei der Regeneration von Geweben, aber auch bei der Krebsentstehung, spielt der Hippo-Signalweg eine zentrale Rolle. Er hemmt die Aktivität von Proteinen, zum Beispiel von YAP (Yes-associated Protein) und TAZ (Transcriptional Co-Activator with PDZ-Binding Motif).

In Blutstammzellen von jungen und alten Mäusen war das TAZ-Protein als Co-Aktivator des Hippo-Signalwegs stärker induziert und es wurden mehrere 100 Gene hochreguliert. Die auffälligste alterungsabhängige Veränderung trat beim Clca3a1-Gen auf, sodass die Forschenden für ihre weiteren Studien dieses TAZ-induzierte Gen als sensitiven Marker verwendeten.

Das Genprodukt CLCA3A1 ist ein Protein, dass sich auf der Oberfläche von Zellen befindet und durch das TAZ-Protein induziert wird. Mithilfe von Antikörpern gegen CLCA3A1 gelang es so, eine spezifische Population von Zellen zu identifizieren, die hohe oder niedrige Mengen an CLCA3A1 aufwiesen. Durch die Anwendung spezieller Einzelzellmethoden, war es zudem möglich, die TAZ-Aktivität auf zellulärer Ebene in jeder einzelnen Zelle zu betrachten und in vivo direkt zu verfolgen.

Fazit:

Die Forschenden fanden heraus, dass Blutstammzellen nicht einheitlich altern. Sie sind sehr heterogen und weisen gemischte Populationen auf. Das ist ein Indiz dafür, dass TAZ in gewissem Maße dem allmählichen Verlust der Stammzellfunktion entgegenwirken und die Blutstammzellenschützen kann, indem es sie quasi verjüngt.

Quelle-- Dr. Kerstin Wagner, Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Fritz-Lipmann-Institut, Jena, 07.10.2022

Literatur--Kim KM et al. Nat Commun. 2022,13(1):5187