Nachrichten | Forschende entschlüsseln die Mechanismen der Eierstockalterung; ein wegweisender molekularer Atlas stärkt die Forschung zu Fruchtbarkeit und gesundem Altern
Nachrichten | Forschende entschlüsseln die Mechanismen der Eierstockalterung; ein wegweisender molekularer Atlas stärkt die Forschung zu Fruchtbarkeit und gesundem Altern
In einer aktuellen Studie nutzten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mehrerer US-amerikanischer Forschungseinrichtungen fortschrittliche Single-Nucleus-Multiomik, um biologische Mechanismen der Eierstockalterung aufzudecken. Durch den Vergleich molekularer und genetischer Merkmale von Eierstöcken jüngerer Frauen im Alter von 23 bis 29 Jahren mit denen von Frauen im reproduktiven Alter von 49 bis 54 Jahren kartierte die Studie altersbedingte Veränderungen der Genexpression und der Chromatinzugänglichkeit in allen wichtigen Zelltypen des Eierstocks, darunter follikuläre Granulosazellen, ovarielle Endothelzellen und Stromazellen, und identifizierte neue Biomarker der Eierstockalterung.
Die in Nature Aging veröffentlichte Studie identifizierte 3455 differentiell exprimierte Gene (DEGs), die mit der Eierstockalterung assoziiert sind, darunter RICTOR, MAP3K5, IGF1R und APOE. Außerdem wurden funktionelle nichtkodierende regulatorische Varianten und Transkriptionsfaktoren wie CEBPD gefunden, deren Bedeutung für die Eierstockalterung bisher nicht erkannt worden war. Besonders hervorgehoben wurde der mTOR-Signalweg als ovarialer, alterungsspezifischer Signalweg mit potenzieller therapeutischer Bedeutung für eine Verzögerung der Eierstockalterung.
Durch die Integration von Daten aus genomweiten Assoziationsstudien (GWAS) erstellte und veröffentlichte das Team einen detaillierten molekularen Atlas der Eierstockalterung. Er wird die künftige Altersforschung unterstützen, insbesondere die Forschung zur Erhaltung der Fruchtbarkeit und zu altersbedingten Gesundheitsmaßnahmen.
Hintergrund: Biologische Marker der Eierstockalterung
Die Eierstöcke sind zwei Drüsen des weiblichen Fortpflanzungssystems, die für die Fruchtbarkeit wichtige Eizellen und Hormone produzieren. Sie gehören zu den ersten menschlichen Geweben, die vom Alterungsprozess betroffen sind, wobei Anzahl und Qualität der Eizellen allmählich abnehmen. Forschungsergebnisse zeigen, dass sich die Eierstockalterung um das Alter von 37 deutlich beschleunigt und dadurch das Risiko für Unfruchtbarkeit und Chromosomenstörungen erheblich steigt.
Genomische Studien haben gezeigt, dass die Eierstockalterung stark genetisch beeinflusst wird; dies wird durch Unterschiede im Alter bei der natürlichen Menopause (ANM) zwischen Zwillingen gestützt. Herkömmliche molekulare Methoden boten jedoch nicht genügend Details, um diese Mechanismen vollständig zu erklären. Mithilfe der Single-Nucleus-Multiomik kartierte die neue Studie präzise Veränderungen der Chromatinzugänglichkeit und Genexpression während der Eierstockalterung und schloss damit eine wichtige Forschungslücke.
Methoden: Multiomik enthüllt die molekulare Grundlage der Eierstockalterung
Die Forschenden analysierten mit Single-Nucleus-RNA-Sequenzierung (snRNA-seq) und Single-Nucleus-Assays für die Sequenzierung von Transposase-zugänglichem Chromatin (snATAC-seq) 8 kryokonservierte menschliche Eierstockproben von jüngeren Frauen im Alter von 23 bis 29 Jahren und von Frauen im reproduktiven Alter von 49 bis 54 Jahren. Diese Hochdurchsatzverfahren ermöglichten es, die Chromatinzugänglichkeit und Transkriptionsprofile jedes Zelltyps des Eierstocks zu kartieren und eng koordinierte altersbedingte Veränderungen der Genexpression zu identifizieren.
Im Gegensatz zu Zellen anderer Organe zeigten die Zellen des Eierstocks während des Alterungsprozesses eine stark koordinierte Genexpression, was auf eine hochgradig synchronisierte Eierstockalterung hindeutet. Deutliche Veränderungen traten in Zelltypen wie Granulosa- und ovariellen Endothelzellen auf; die meisten altersbedingten Veränderungen der Genexpression fanden in Granulosazellen statt.
Zentrale Erkenntnis: mTOR-Signalweg als neuer Marker der Eierstockalterung
Die Ergebnisse zeigen, dass der mTOR-Signalweg eine zentrale Rolle bei der Eierstockalterung spielt und möglicherweise ein ovarialer, alterungsspezifischer Signalweg ist. Er könnte daher ein potenzielles therapeutisches Ziel darstellen, um die Eierstockalterung zu verzögern und die Erhaltung der Fruchtbarkeit zu verbessern. Die meisten während der Eierstockalterung identifizierten funktionellen Varianten lagen in nichtkodierenden Regionen und eröffnen damit eine neue Richtung für Interventionen, die auf diese Regionen abzielen.
Mithilfe der CellChat-Plattform stellte das Team außerdem fest, dass die Kommunikation zwischen Granulosazellen, ovariellen Endothelzellen und Eizellen mit zunehmendem Alter deutlich abnahm. Die Forschenden stellten fest, dass dies eng mit dem altersbedingten Verlust der Eierstockfunktion zusammenhängen könnte und Hinweise für die Entwicklung von Therapien liefern könnte, die auf bestimmte Zelltypen abzielen.
Fazit: Eine Grundlage für die Erforschung der Eierstockalterung
Die Studie liefert wichtige Erkenntnisse zu den molekularen, zellulären und genetischen Grundlagen der menschlichen Eierstockalterung. Ihr detaillierter Atlas bietet Forschenden eine Ressource zu altersabhängigen Zelltypen und wichtigen Genen. Die Ergebnisse bilden eine theoretische Grundlage für Interventionen, die auf mTOR und andere Alterungssignalwege abzielen, und fördern die Forschung zur Verzögerung der Eierstockalterung und zur Erhaltung der Fruchtbarkeit.
Diese Arbeit stellt einen wichtigen Fortschritt auf dem Weg dar, die Eierstockalterung zu verzögern oder sogar umzukehren, und könnte neue Möglichkeiten eröffnen, die Fruchtbarkeit zu verbessern und altersbedingte Gesundheitsprobleme zu verringern.
Nachrichten | Forschende entschlüsseln die Mechanismen der Eierstockalterung; ein wegweisender molekularer Atlas stärkt die Forschung zu Fruchtbarkeit und gesundem Altern
Nachrichten | Forschende entschlüsseln die Mechanismen der Eierstockalterung; ein wegweisender molekularer Atlas stärkt die Forschung zu Fruchtbarkeit und gesundem Altern
In einer aktuellen Studie nutzten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mehrerer US-amerikanischer Forschungseinrichtungen fortschrittliche Single-Nucleus-Multiomik, um biologische Mechanismen der Eierstockalterung aufzudecken. Durch den Vergleich molekularer und genetischer Merkmale von Eierstöcken jüngerer Frauen im Alter von 23 bis 29 Jahren mit denen von Frauen im reproduktiven Alter von 49 bis 54 Jahren kartierte die Studie altersbedingte Veränderungen der Genexpression und der Chromatinzugänglichkeit in allen wichtigen Zelltypen des Eierstocks, darunter follikuläre Granulosazellen, ovarielle Endothelzellen und Stromazellen, und identifizierte neue Biomarker der Eierstockalterung.
Die in Nature Aging veröffentlichte Studie identifizierte 3455 differentiell exprimierte Gene (DEGs), die mit der Eierstockalterung assoziiert sind, darunter RICTOR, MAP3K5, IGF1R und APOE. Außerdem wurden funktionelle nichtkodierende regulatorische Varianten und Transkriptionsfaktoren wie CEBPD gefunden, deren Bedeutung für die Eierstockalterung bisher nicht erkannt worden war. Besonders hervorgehoben wurde der mTOR-Signalweg als ovarialer, alterungsspezifischer Signalweg mit potenzieller therapeutischer Bedeutung für eine Verzögerung der Eierstockalterung.
Durch die Integration von Daten aus genomweiten Assoziationsstudien (GWAS) erstellte und veröffentlichte das Team einen detaillierten molekularen Atlas der Eierstockalterung. Er wird die künftige Altersforschung unterstützen, insbesondere die Forschung zur Erhaltung der Fruchtbarkeit und zu altersbedingten Gesundheitsmaßnahmen.
Hintergrund: Biologische Marker der Eierstockalterung
Die Eierstöcke sind zwei Drüsen des weiblichen Fortpflanzungssystems, die für die Fruchtbarkeit wichtige Eizellen und Hormone produzieren. Sie gehören zu den ersten menschlichen Geweben, die vom Alterungsprozess betroffen sind, wobei Anzahl und Qualität der Eizellen allmählich abnehmen. Forschungsergebnisse zeigen, dass sich die Eierstockalterung um das Alter von 37 deutlich beschleunigt und dadurch das Risiko für Unfruchtbarkeit und Chromosomenstörungen erheblich steigt.
Genomische Studien haben gezeigt, dass die Eierstockalterung stark genetisch beeinflusst wird; dies wird durch Unterschiede im Alter bei der natürlichen Menopause (ANM) zwischen Zwillingen gestützt. Herkömmliche molekulare Methoden boten jedoch nicht genügend Details, um diese Mechanismen vollständig zu erklären. Mithilfe der Single-Nucleus-Multiomik kartierte die neue Studie präzise Veränderungen der Chromatinzugänglichkeit und Genexpression während der Eierstockalterung und schloss damit eine wichtige Forschungslücke.
Methoden: Multiomik enthüllt die molekulare Grundlage der Eierstockalterung
Die Forschenden analysierten mit Single-Nucleus-RNA-Sequenzierung (snRNA-seq) und Single-Nucleus-Assays für die Sequenzierung von Transposase-zugänglichem Chromatin (snATAC-seq) 8 kryokonservierte menschliche Eierstockproben von jüngeren Frauen im Alter von 23 bis 29 Jahren und von Frauen im reproduktiven Alter von 49 bis 54 Jahren. Diese Hochdurchsatzverfahren ermöglichten es, die Chromatinzugänglichkeit und Transkriptionsprofile jedes Zelltyps des Eierstocks zu kartieren und eng koordinierte altersbedingte Veränderungen der Genexpression zu identifizieren.
Im Gegensatz zu Zellen anderer Organe zeigten die Zellen des Eierstocks während des Alterungsprozesses eine stark koordinierte Genexpression, was auf eine hochgradig synchronisierte Eierstockalterung hindeutet. Deutliche Veränderungen traten in Zelltypen wie Granulosa- und ovariellen Endothelzellen auf; die meisten altersbedingten Veränderungen der Genexpression fanden in Granulosazellen statt.
Zentrale Erkenntnis: mTOR-Signalweg als neuer Marker der Eierstockalterung
Die Ergebnisse zeigen, dass der mTOR-Signalweg eine zentrale Rolle bei der Eierstockalterung spielt und möglicherweise ein ovarialer, alterungsspezifischer Signalweg ist. Er könnte daher ein potenzielles therapeutisches Ziel darstellen, um die Eierstockalterung zu verzögern und die Erhaltung der Fruchtbarkeit zu verbessern. Die meisten während der Eierstockalterung identifizierten funktionellen Varianten lagen in nichtkodierenden Regionen und eröffnen damit eine neue Richtung für Interventionen, die auf diese Regionen abzielen.
Mithilfe der CellChat-Plattform stellte das Team außerdem fest, dass die Kommunikation zwischen Granulosazellen, ovariellen Endothelzellen und Eizellen mit zunehmendem Alter deutlich abnahm. Die Forschenden stellten fest, dass dies eng mit dem altersbedingten Verlust der Eierstockfunktion zusammenhängen könnte und Hinweise für die Entwicklung von Therapien liefern könnte, die auf bestimmte Zelltypen abzielen.
Fazit: Eine Grundlage für die Erforschung der Eierstockalterung
Die Studie liefert wichtige Erkenntnisse zu den molekularen, zellulären und genetischen Grundlagen der menschlichen Eierstockalterung. Ihr detaillierter Atlas bietet Forschenden eine Ressource zu altersabhängigen Zelltypen und wichtigen Genen. Die Ergebnisse bilden eine theoretische Grundlage für Interventionen, die auf mTOR und andere Alterungssignalwege abzielen, und fördern die Forschung zur Verzögerung der Eierstockalterung und zur Erhaltung der Fruchtbarkeit.
Diese Arbeit stellt einen wichtigen Fortschritt auf dem Weg dar, die Eierstockalterung zu verzögern oder sogar umzukehren, und könnte neue Möglichkeiten eröffnen, die Fruchtbarkeit zu verbessern und altersbedingte Gesundheitsprobleme zu verringern.
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