Direkte Zellumprogrammierung verjüngt epigenetische Altersmarker in Kulturen

Ort: RWTH Aachen, 12.10.2026. Forschende der Universität Bonn, des Universitätsklinikums Bonn und der RWTH Aachen haben menschliche Vorläuferzellen roter Blutkörperchen im Labor direkt in neurale Stammzellen umprogrammiert. Der übliche Umweg über induzierte pluripotente Stammzellen entfiel. Auch Blutzellen eines 101-jährigen Spenders ließen sich erfolgreich umwandeln.

Parallel zur funktionellen und morphologischen Veränderung verschoben sich die epigenetischen Altersmarker deutlich. Vorläuferzellen eines 80-jährigen Spenders wiesen nach der Umprogrammierung ein molekulares Alter von unter 20 Jahren auf. Nach 50 Tagen im Reagenzglas waren die Zellen rechnerisch rund 60 Jahre jünger als das Ausgangsmaterial. Das klingt nach Science-Fiction, fand aber ausschließlich in Zellkulturen statt – nicht im Menschen.

Verjüngung braucht Zeit

Für die direkte Umprogrammierung setzten die Forschenden die Genregulatoren SOX2 und cMYC ein. Untersucht wurden Blutvorläuferzellen von Spendern im Alter von Neugeborenen bis 101 Jahren. Das epigenetische Alter bestimmten sie über DNA-Methylierungen. Diese Markierungen verändern die Genaktivität, ohne den genetischen DNA-Code selbst umzuschreiben.

In frühen Kulturen sank das berechnete epigenetische Alter der erzeugten neuralen Stammzellen im Durchschnitt auf etwa 13 Prozent des Ausgangsalters. Nach längerer Vermehrung lag es bei ungefähr fünf Prozent. Bei drei Zelllinien von 50- bis 101-jährigen Spendern waren die meisten altersbezogenen DNA-Markierungen allerdings erst nach etwa 50 Tagen zurückgesetzt.

Die Verjüngung passierte also nicht auf Knopfdruck. Sie zog sich über mehrere Wochen und blieb länger als 100 Tage im Labor beobachtbar; auch eine verlangsamte Zellteilung beendete den Prozess nicht. Stammzellmarker tauchten früh auf, doch das typische Genaktivitätsprofil neuraler Stammzellen entwickelte sich erst allmählich. Zellidentität und epigenetisches Alter hinkten den ersten Markern hinterher.

Gerade dieses langsame Tempo ist für die Forschung interessant. Es macht sichtbar, wann sich Altersmarkierungen lösen, wann Zellfunktionen nachziehen und welche molekularen Schritte dazwischenliegen. Künftig können Wirkstoffe unter kontrollierten Laborbedingungen darauf getestet werden, ob sie den Prozess beschleunigen oder bremsen.

Was sich in den alten Zellen veränderte

Bei Zelllinien von 87- bis 101-jährigen Spendern verschwanden mehrere altersbezogene Merkmale. Dazu gehörten Veränderungen an Zellkernen, mitochondriale Störungen und Auffälligkeiten bei der zellulären Abfallbeseitigung. Auch Merkmale alternder Zellen, die dauerhaft nicht mehr teilungsfähig sind, waren in den Kulturen nicht mehr feststellbar. Laut den Forschenden zeigten die verjüngten Zellen Eigenschaften junger Zellen.

Aus den neuralen Stammzellen lassen sich Neuronen herstellen. Frühere Untersuchungen hatten gezeigt, dass solche Nervenzellen nach einer Transplantation ins Mausgehirn Verbindungen zu vorhandenen Nervenzellen aufbauen können. Im aktuellen Versuch wurden jedoch keine Tiere und keine Menschen behandelt. Die Experimente fanden ausschließlich in Zellkulturen statt.

Die Studie belegt deshalb keine Therapie. Epigenetische Altersuhren erfassen nicht alle Seiten des biologischen Alterns, und der Wechsel vom Blut- zum Nervenzelltyp könnte den berechneten Alterswert teilweise beeinflussen. Außerdem wurde die zeitliche Entwicklung nur an wenigen Spenderzelllinien untersucht. Ob sich Krankheiten behandeln oder Gewebe im Körper verjüngen lassen, bleibt ungeklärt.

Eine vergleichbare Altersverjüngung war zuvor bei einer zweistufigen Umprogrammierung beobachtet worden: zunächst zu pluripotenten, anschließend zu neuralen Stammzellen. Das Bonner Verfahren führt dagegen direkt und langsam zu neuralen Stammzellen. Die Ergebnisse sollen vor allem helfen, die Veränderung epigenetischer Altersmarker und die Mechanismen zu verstehen, mit denen Zellen ihre Identität bewahren.

Von Yamanaka-Faktoren bis Spermidin

Die Altersforschung schaut neben Telomerverkürzung und oxidativem Stress zunehmend auf epigenetische Mechanismen. Epigenetische Reprogrammierung kann DNA-Methylierungen, Histonmodifikationen und chromatinassoziierte Faktoren gezielt verändern. Dahinter steht die Idee, altersbedingte Genregulationsmuster zurückzusetzen und zuvor inaktivierte Gene wieder zugänglich zu machen.

Ein zentraler Ansatz nutzt die Yamanaka-Faktoren OCT4, SOX2, KLF4 und c-MYC. Sie können ausdifferenzierte Körperzellen in einen embryonalen Zustand zurückversetzen. Eine vollständige Reprogrammierung birgt allerdings das Risiko von Zellveränderungen und Entartung. In Tierversuchen führte eine zeitlich begrenzte Aktivierung zu einer Verjüngung epigenetischer Merkmale, ohne die Zellidentität vollständig zu löschen.

In Tiermodellen wurden verjüngte epigenetische Uhrenmarker, verbesserte mitochondriale Funktionen, die Regeneration geschädigter Gewebe und eine verlängerte gesunde Lebensspanne bei Mäusen beobachtet. Klinische Anwendungen stehen aus. Für Sicherheit und Wirksamkeit müssten Dosierung, Behandlungsdauer und Zelltyp präzise aufeinander abgestimmt werden.

Als mögliche epigenetisch aktive Substanzen werden unter anderem SAMe und Centella asiatica genannt. SAMe, S-Adenosylmethionin, ist der wichtigste körpereigene Methylgruppen-Donator. Es unterstützt DNA-Methylierung, Methylgruppen-Homöostase sowie die Regulation von Zellteilung und Entzündungen. Die körpereigene Produktion kann mit zunehmendem Alter und bei oxidativem Stress abnehmen; präklinische Studien berichten über veränderte Genexpression in Gehirn- und Leberzellen sowie weniger entzündliche Signalwege.

Centella asiatica wird mit Veränderungen von Histonmodifikationen und der Chromatinstruktur in Verbindung gebracht und kann neurotrophe Faktoren wie BDNF aktivieren. In Tiermodellen wurde die Pflanze mit weniger zellulärer Seneszenz und entzündlichen SASP-Signalen, neuronaler Regeneration und verbesserten Gedächtnisfunktionen verbunden. Die Effekte werden teilweise einer epigenetischen Reaktivierung ruhender Gene zugeschrieben.

Auch Spermidin, ein körpereigenes Polyamin, spielt in diesem Forschungsfeld eine Rolle. Es fördert die Autophagie, also einen mit dem Alter abnehmenden zellulären Reinigungsprozess, und beeinflusst die Histonacetylierung, unter anderem durch die Hemmung von Histonacetyltransferasen. In Modellorganismen wie Hefe, Würmern und Mäusen verlängerte Spermidin die Lebensspanne; laut dem zugrunde liegenden Artikel unterstützt es außerdem Reparaturgene und die mitochondriale Funktion.

Coenzym Q10 – Q10, Ubichinon oder Ubichinol – ist Elektronentransporter in der mitochondrialen Atmungskette. Es wirkt gegen oxidativen Stress, der DNA und Histone epigenetisch schädigen kann, und kann durch die Verringerung reaktiver Sauerstoffspezies epigenetische Prozesse indirekt stabilisieren. Hinweise gibt es auch auf eine Beeinflussung von miRNA-Profilen, die an Alterung, Entzündung und Zellteilung beteiligt sind. Ubichinol wird besonders mit günstigen mitochondrialen Effekten in neurodegenerativen und kardiometabolischen Zusammenhängen in Verbindung gebracht.

NAD⁺-Vorstufen wie NMN und NR aktivieren Sirtuine, insbesondere SIRT1 bis SIRT3, die die Histondeacetylierung beeinflussen. Sie unterstützen über epigenetische Genregulation die mitochondriale Biogenese und Stressresistenz und beteiligen sich über PARP-Aktivierung an DNA-Reparaturmechanismen.

Polyphenole wie Resveratrol, EGCG und Curcumin beeinflussen Histonmodifikationen und die Aktivität von DNA-Methyltransferasen. Sie aktivieren unter anderem Nrf2- und AMPK-Signalwege und können laut dem Artikel stillgelegte Gene mit Schutzfunktionen bei Alterung und chronischer Entzündung reaktivieren. Verbunden werden sie mit antioxidativen, entzündungshemmenden und genomschützenden Effekten.