Forscher zeigen, dass eingeführte Bärtierchenproteine ​​den Stoffwechsel in menschlichen Zellen verlangsamen können

Forscher der University of Wyoming haben weitere Erkenntnisse darüber gewonnen, wie Bärtierchen extreme Bedingungen überleben, und haben gezeigt, dass Proteine ​​der mikroskopisch kleinen Lebewesen, die in menschlichen Zellen exprimiert werden, molekulare Prozesse verlangsamen können.

Dies macht die Bärtierchenproteine ​​zu potenziellen Kandidaten für Technologien zur Verlangsamung des Alterungsprozesses und zur Langzeitlagerung menschlicher Zellen.

Die neue Studie, veröffentlicht im Tagebuch Proteinwissenschaftuntersucht die Mechanismen, mit denen Bärtierchen bei Umweltstress in den Schwebezustand eintreten und ihn verlassen.

Unter der Leitung der leitenden Forschungswissenschaftlerin Silvia Sanchez-Martinez im Labor des Assistenzprofessors der Abteilung für Molekularbiologie der UW, Thomas Boothby, liefert die Forschung zusätzliche Beweise dafür, dass Bärtierchenproteine ​​letztendlich dazu verwendet werden könnten, lebensrettende Behandlungen für Menschen verfügbar zu machen, bei denen eine Kühlung nicht möglich ist – und die Lagerung zellbasierter Therapien wie Stammzellen verbessern.

Mit einer Länge von weniger als einem halben Millimeter können Bärtierchen – auch Wasserbären genannt – das völlige Austrocknen überleben; auf knapp über dem absoluten Nullpunkt eingefroren sein (ungefähr minus 458 Grad Fahrenheit, wenn alle molekularen Bewegungen aufhören); auf mehr als 300 Grad Fahrenheit erhitzt; mehrere tausend Mal stärker bestrahlt, als ein Mensch aushalten könnte; und sogar das Vakuum des Weltraums überleben.

Laut der neuen von der UW geleiteten Forschung überleben sie, indem sie in einen Zustand suspendierter Animation namens Biostase übergehen und dabei Proteine ​​verwenden, die Gele innerhalb der Zellen bilden und Lebensprozesse verlangsamen. Co-Autoren der Studie sind Institutionen wie der University of Bristol im Vereinigten Königreich, der Washington University in St. Louis, der University of California-Merced, der University of Bologna in Italien und der University of Amsterdam in den Niederlanden.

Sanchez-Martinez, der vom Howard Hughes Medical Institute kam, um in Boothbys UW-Labor zu arbeiten, war der Hauptautor der Arbeit.

„Erstaunlicherweise gelieren diese Proteine, wenn wir sie in menschliche Zellen einbringen, und verlangsamen den Stoffwechsel, genau wie bei Bärtierchen“, sagt Sanchez-Martinez. „Darüber hinaus werden menschliche Zellen, die diese Proteine ​​enthalten, genau wie Bärtierchen, wenn man sie in die Biostase versetzt, widerstandsfähiger gegen Stress, wodurch einige der Fähigkeiten der Bärtierchen auf die menschlichen Zellen übertragen werden.“

Wichtig ist, dass die Forschung zeigt, dass der gesamte Prozess reversibel ist. „Wenn der Stress nachlässt, lösen sich die Bärtierchen-Gele auf und die menschlichen Zellen kehren zu ihrem normalen Stoffwechsel zurück“, sagt Boothby.

„Unsere Ergebnisse bieten einen Weg für die Verfolgung von Technologien, die sich auf die Induktion von Biostase in Zellen und sogar ganzen Organismen konzentrieren, um den Alterungsprozess zu verlangsamen und die Lagerung und Stabilität zu verbessern“, schlussfolgerten die Forscher.

Frühere Untersuchungen von Boothbys Team haben gezeigt, dass natürliche und manipulierte Versionen von Bärtierchenproteinen zur Stabilisierung eines wichtigen Arzneimittels zur Behandlung von Menschen mit Hämophilie und anderen Erkrankungen verwendet werden können, ohne dass eine Kühlung erforderlich ist.

Die Fähigkeit von Bärtierchen, das Austrocknen zu überleben, hat Wissenschaftlern Rätsel aufgegeben, da sich dies auf eine Art und Weise zu tun scheint, die sich von einer Reihe anderer Organismen mit der Fähigkeit zu unterscheiden scheint, in einen schwebenden Zustand überzugehen.