Telomere – die Kappen an den Enden der Chromosomen, die unser genetisches Material vor der Hauptlast der zellulären Abnutzung schützen – sind dafür bekannt, dass sie sich mit der Zeit verkürzen und ausfransen. Lebensstil, Ernährung und Stress können diesen Prozess verschlimmern, was zu einem frühen Verlust des Telomerschutzes führt und die Wahrscheinlichkeit vorzeitiger Alterung und Krankheiten wie Krebs und Herzerkrankungen erhöht.
Bisherige Ansätze zur Messung der biologischen Alterung anhand der Telomerlänge waren begrenzt, da sie nur durchschnittliche Telomerlängen innerhalb eines Pools von DNA-Fragmenten ermitteln können oder zeitaufwändig sind und hochqualifizierte Spezialisten erfordern. In der Lage zu sein, die Länge der Telomere einer Person genau und effizient zu messen, könnte die Türen für die Entwicklung von Eingriffen in den Lebensstil öffnen, die das Altern verlangsamen und Krankheiten vorbeugen.
Veröffentlichung in der Zeitschrift Naturkommunikationhaben Wissenschaftler der Duke-NUS Medical School, des National Heart Centre Singapore (NHCS) und Kollegen in Singapur, China und den USA kürzlich eine Methode entwickelt, um die Länge eines einzelnen Telomers schnell und präzise zu messen.
Associate Professor Li Shang, leitender Autor der Studie des Duke-NUS Cancer & Stem Cell Biology Program, erklärte: „Wir haben einen neuartigen Ansatz angewendet, bei dem DNA-Sequenzen – wir nennen sie ‚Telobaits‘ – verwendet werden, um sich an die Enden von Telomeren im Großen zu binden Pools von DNA-Fragmenten, wie beim Fischen im Teich. Dann schneiden wir mit spezifischen scherenähnlichen Enzymen die Telomere aus den Pools.
„Mit Hochdurchsatz-Gensequenzierungstechnologie konnten wir die DNA-„Buchstaben“ lesen, aus denen jedes einzelne Telomer besteht, wodurch wir ihre Länge sehr genau messen konnten.“
Das Team validierte diesen Ansatz erfolgreich, als es ihn mit menschlichen Zelllinien und Patientenzellen testete. Interessanterweise zeigten die Sequenzierungsergebnisse, dass die genetischen Sequenzen innerhalb bestimmter Teile der Telomere, bekannt als telomerische Variantensequenzen, für jede einzelne Person unterschiedlich waren.
„Basierend auf dieser Erkenntnis ist ein zukünftiges Studiengebiet für uns die mögliche Verwendung von telomerischen Variantensequenzen als Mittel zur biologischen Identifizierung, was sich möglicherweise als nützlich erweisen könnte, um das Gebiet der Forensik zu erweitern“, sagte Assoc. Prof. Li.
Das Team glaubt, dass dieser neue Ansatz als prädiktiver Biomarker für menschliches Altern und Krankheiten auf individueller Ebene sowie für Studien auf Bevölkerungsebene zu den Auswirkungen von Lebensstil, Ernährung und Umwelt auf die menschliche Gesundheit verwendet werden könnte.
Die leitende Co-Autorin der Studie, Assoc Prof. Angela Koh, Senior Consultant am Department of Cardiology am NHCS und außerordentliche Professorin am SingHealth Duke-NUS Cardiovascular Sciences Academic Clinical Program, bemerkte: „Diese Methode zur Messung der Telomerlänge ist eine Dies stellt einen wichtigen Fortschritt in der Alternsforschung dar. Aus klinischer Sicht betrachten wir dies als eine sehr vielversprechende Methode, um altersbedingte klinische Krankheiten wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu verstehen.
„Unsere Partnerschaft zeigt, was klinische und biomedizinische Wissenschaftler erreichen können, um komplexe Labormethoden zu einfacheren, quantifizierbaren Methoden zu machen, die in Zukunft in breiteren klinischen Labors eingesetzt werden können.“
Mehr Informationen:
Cheng-Yong Tham et al., Hochdurchsatz-Telomerlängenmessung bei Nukleotidauflösung unter Verwendung der PacBio High-Fidelity-Sequenzierungsplattform, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-35823-7