Forschung

Natürliches Altern wird in allen Organismen durch zwei konkurrierende Prozesse bestimmt: zelluläres Überleben und Zelltod. Unsere Arbeitsgruppe arbeitet daran, Faktoren zu identifizieren, welche diese zentralen Prozesse steuern. Mit Hilfe von Modellorganismen wie Hefe und Fliegen, aber auch in Kooperation mit klinischen Studien erforschen wir das Wie und Warum des menschlichen Alterns.

Es ist wichtig in einer immer älter werdenden Gesellschaft Wege und Strategien zu finden, möglichst lange gesund zu bleiben. Auf Basis unserer Grundlagenforschung in Modellorganismen evaluieren wir Ernährungsmodelle (z.B. Fasten) und pharmakologische Interventionen in Hinblick auf den Alterungsprozess und altersassoziierte Erkrankungen.

Das langfristige Ziel der Arbeitsgruppe ist es dabei, Interventionen zu entwickeln, welche die Lebensspanne und insbesondere die Gesundheitsspanne verlängern können.

Alterung:

Eine wichtige Rolle im Alterungsprozess nehmen Polyamine ein, kleine kationische Moleküle, die in allen lebenden Organismen vorkommen. Mit Hilfe der Bäckerhefe (Saccharomyces cerevisiae) konnten wir beweisen, dass sinkende Polyaminlevels ursächlich für das zelluläre Altern sein können. Deshalb erforscht unser Labor intensiv einerseits die zelluläre Regulation des Polyaminstoffwechsels, andererseits die komplexe Regulation von Polyaminlevels im ganzen Organismus. Mit Hilfe der CellHealth Anti-Aging Screening Plattform wird außerdem nach neuen natürlich vorkommenden Molekülen gesucht, die Alterungsprozesse verlangsamen können.

Ein zentraler Mechanismus bei vielen Anti-Aging Molekülen ist das zelluläre Recyclingprogramm Autophagie.

Autophagie:

Autophagie ist ein intrazellulärer Recyclingvorgang, bei dem zelleigene Moleküle und Organellen (z.B. Mitochondrien) in Vesikel eingeschlossen werden, die mit Lysosomen fusionieren, um den Inhalt zu verdauen und wiederzuverwerten. Der Prozess ist aber auch zentral an Vorgängen des Immunsystems beteiligt und spielt eine wichtige Rolle in Entwicklungsabläufen von Zellen und Organen. 

Für uns ist die Autophagie vor allem deswegen interessant, da ihre Aktivierung für einen Großteil der bekannten Anti-Aging-Interventionen essentiell ist, so auch für die lebensverlängernden Effekte von Polyaminsupplementation. Gleichzeitig wurden Autophagiedefekte mit der Entstehung von vielen altersassoziierten Krankheiten in Verbindung gebracht. Wir erforschen deshalb Möglichkeiten, Autophagie mit verschiedenen Interventionen zu aktivieren um letztendlich die Gesundheitsspanne zu verlängern.

Zelltod:

Der regulierte Tod einer Zelle ist ein wesentlicher Baustein für das gesunde Altern. Unsere Zellen verfügen über eine Zelltodmaschinerie, die über definierte, molekulare Schalter aktiviert werden kann, um alte oder potentiell gefährliche Zellen (z.B. Krebszellen) gezielt zu entfernen. Erstaunlicherweise ist dieser zelluläre Suizid auch in Mikroorganismen wie der Bäckerhefe evolutionär konserviert. Unser Labor identifizierte zum ersten Mal Anzeichen für regulierten Zelltod in Hefe und begründete damit ein ganzes Forschungsfeld. Dieses Phänomen ist nicht nur aus evolutionsbiologischer Sicht bedeutend, sondern eröffnet auch Möglichkeiten im Bereich der Therapie von Infektionskrankheiten. Hier sucht unser Labor gezielt nach Substanzen, die fungalen Zelltod aktivieren können, um z.B. Infektionen mit Candida zu behandeln.

Physiologische Konsequenzen des Alterns und der Neurodegeneration:

Neben den molekularen, bzw. zellulären Mechanismen des Alterns und der Autophagie, beschäftigt sich unser Labor auch mit deren physiologischen Konsequenzen auf komplexerer Ebene. So sind wir zum Beispiel daran interessiert, wie sich Polyaminsupplementation durch die Nahrungsaufnahme auf die Gedächtnisleistung alter Fliegen und - in Kooperation mit der Charité Berlin - auch auf alte Menschen auswirkt. Neben kognitiven Tests interessieren wir uns aber auch für andere physiologische Auswirkungen und haben dafür z.B. in Fliegen eine Batterie an funktionellen Tests etabliert, die es uns erlaubt, genetische Modelle und pharmakologische Interventionen auf unterschiedlichste Art und Weise zu untersuchen (Lokomotion, Metabolische Rate, Körpermassenzusammensetzung, mitochondriale Funktion, Schlafverhalten, uvm.).