Molekulare Mechanismen der Alterung und alters-assoziierte Erkrankungen
Wie können wir gesund altern?
So verlockend wie die Vision einer ewigen Jugend, so erschreckend ist für den Menschen die Vorstellung von der Gebrechlichkeit des Alters. Für die Lebenswissenschaften ist der alternde Mensch eine doppelte Herausforderung. Einerseits gilt es, grundlegende Alterungsprozesse auf molekularbiologischer Ebene zu klären, andererseits sucht die Forschung nach effektiven Therapien oder Präventionsmöglichkeiten für altersbedingte Erkrankungen wie Diabetes, Osteoporose, Arthritis und nicht zuletzt Krebs.
Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Ulm forschen gemeinsam und interdisziplinär an diesen Fragen, und zwar mit dem langfristigen Ziel, dem Menschen ein "gesundes Altern" zu ermöglichen. Im aging research center (arc uulm) bündeln Ulmer Grundlagenforschende und klinisch orientierte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ihre Expertise. Dieser translationale Ansatz ist eine besondere Stärke der Alternsforschung in Ulm.
Ende 2021 hat ein interdisziplinäres Konsortium sogar einen Sonderforschungsbereich (SFB 1506) "Aging at Interfaces" eingeworben. Im Zentrum stehen Schnittstellen auf der zellulären und molekularen Ebene, die Einfluss auf den Alterungsprozess von Geweben, Organen und des Gesamtorganismus haben. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den SFB für zunächst vier Jahre mit rund 11 Millionen Euro.
Fördermittel
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
EU (auch ERC Advanced Grants)
Landesmittel, private Stiftungen u. a.
Stiftungsprofessur für Neurodegeneration
Stiftungsprofessur für Katabolismus in neurodegenerativen Erkrankungen
Stiftungsprofessur Corona Stiftung für Neuroanatomie vaskulärer Erkrankungen
DFG Heisenberg Professur Integrative genomische und epigenomische Analysen der akuten myeloischen Leukämie
Vernetzung in Ulm
Zusammenarbeit mit verschiedenen Bereichen des Klinikums
aging research center (arc uulm)
CEMMA Research Training group in aging
International Graduate School in Molecular Medicine Ulm (IGradU)
Comprehensive Cancer Center Ulm (CCCU)
Boehringer Ingelheim Ulm University BioCenter (BIU)
Else-Kröner-Kolleg "Stammzellen, Alterung und maligne Transformation"
Bethesda Geriatrische Klinik
RKU Ulm
Themenbereiche u. a.
Querschnitt Alterung von Zellen, Stammzellen und Organen
Entwicklung neuartiger Therapien
Hämatologie und Onkologie
Dermatologie
Neurodegeneration
Kontakt
Prof. Dr. Hartmut Geiger | Institut für Molekulare Medizin
Institut für Molekulare Medizin
Prof. Dr. Hartmut Geiger
Institut für Anatomie und Zellbiologie
Prof. Dr. Tobias Böckers, Prof. Dr. Nikola Golenhofen
Institut für Molekulare Virologie
Prof. Dr. Frank Kirchhoff, Prof. Dr. Jan Münch
Institut für Physiologische Chemie
Prof. Dr. Thomas Wirth, Prof. Dr. Bernd Knöll
Institut für Klinische Transfusionsmedizin und Immungenetik
Prof. Dr. Hubert Schrezenmeier
Institut für Humangenetik
Prof. Dr. Reiner Siebert, Prof. Dr. Guntram Borck, Prof. Dr. Ole Ammerpohl
Institut für Angewandte Physiologie
Prof. Dr. Birgit Liss, Prof. Dr. S. Grissmer
Institut für Pharmakologie und Toxikologie
Prof. Dr. Peter Gierschik, Prof. Dr. Holger Barth, Prof. Dr. Oliver Zolk
Institut für Pathologie
Prof. Dr. Peter Möller
Institut für Immunologie
Prof. Dr. Hassan Jumaa
Institut für Experimentelle Tumorforschung
Prof. Dr. Christian Buske
Institut für Anästhesiologische Pathophysiologie und Verfahrensentwicklung
Prof. Dr. Dr. h.c. Peter Radermacher
Institut für Biochemie und Molekulare Biologie
Prof. Dr. Michael Kühl, Prof. Dr. Gilbert Weidinger
Institut für Medizinische Systembiologie
Prof. Dr. Hans Kestler
Institut für Epidemiologische und Medizinische Biometrie
Prof. Dr. Dietrich Rothenbacher
Klinik für Dermatologie und Allergologie
Prof. Dr. Karin Scharffetter-Kochanek
Klinik für Neurologie
Prof. Dr. Albert Ludolph
Klinik für Innere Medizin III
Prof. Dr. Hartmut Döhner
Klinik für Frauenheilkunde
Prof. Dr. Lisa Wiesmüller
Klinik für Kinder und Jugendmedizin
Prof. Dr. Klaus-Michael Debatin
Prof. Dr. Pamela Fischer-Poszovsky
Klinik für Innere Medizin I
Prof. Dr. Thomas Seufferlein
Molekulare Mechanismen der Alterung
Das Altern ist ein elementarer Bestandteil des Lebens, und doch sind viele der damit einhergehenden physiologischen Prozesse noch unverstanden. Die Alternsforschung, an der Medizinischen Fakultät der Universität Ulm als Schwerpunkt erfolgreich etabliert, verspricht hier Abhilfe. Im Fokus stehen einerseits die molekularen Mechanismen degenerativer Alterungsprozesse andererseits die Entstehung von "altersbedingten" Erkrankungen, die mit fortgeschrittenem Lebensalter häufiger auftreten. Dabei geht es langfristig um die Entwicklung präventiver und therapeutischer Strategien, die dem Menschen ein "gesundes Älterwerden" ermöglichen sollen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchen primäre Alterungsprozesse, die im Organismus - ohne Anstoß von außen - ablaufen, sowie sekundäre, die auf die Wirkung von Umweltfaktoren zurückgehen.
Wichtige Forschungsfragen in diesem Bereich sind
- Wie schützen sich Bindegewebszellen vor oxidativem Stress?
- Welche Signalübertragungswege fördern Alterungsprozesse, welche verhindern sie?
- Wie schützen Reparaturenzyme die DNA vor alterungsbedingten Schäden?
- Welchen Einfluss hat die Alterung von Stammzellen auf die Alterung unterschiedlicher Gewebe?
- Kann Alterung von Zellen rückgängig gemacht werden?
Regeneration und Stammzelltherapie
Schlicht ausgedrückt geht es bei der Alterung um das komplexe Wechselspiel von Regeneration und Degeneration. Hierbei spielen Stammzellen eine Schlüsselrolle, da sie mit ihrem regenerativen Potential in der Lage sind, Schäden an Geweben und Organen teilweise zu kompensieren – im besten Falle sogar zu heilen. Doch je älter Stammzellen sind, desto schwächer wird ihre „heilende“ Kraft. Durch die Verjüngung der Stammzellen wollen Ulmer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler deren Reparatur-Potential erhalten. Dass der Alterungsprozess für blutbildende Stammzellen des Knochenmarks umkehrbar ist, haben Forschende um Professor Hartmut Geiger, Leiter des Ulmer Instituts für Molekulare Medizin, schon bewiesen.
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Systembiologische Ansätze in der Altersforschung
Die Regeneration als auch die Degeneration von Zellen, Geweben und Organen wird über genetisch determinierte molekulare Mechanismen gesteuert. Mittlerweile ist eine ganze Reihe von Langlebigkeitsgenen bekannt, zugleich kennt man zahlreiche Faktoren, die Alterungsprozesse beschleunigen oder altersassoziierte Krankheiten wie Krebs auslösen. Auch hier setzt die Ulmer Alternsforschung an. Nicht zuletzt mit systembiologischen Ansätzen, die Erkenntnisse aus dem Labor mit mathematischen Konzepten verbinden und rechnergestützt verarbeiten.
Die Verknüpfung von experimentellen Daten und Computermodellen soll letztendlich dabei helfen, die genetischen und molekularen Ursachen altersbedingter Degenerationsprozesse besser zu verstehen. Das im Rahmen des BMBF-Programmes GerontoSys geförderte SyStar-Konsortium ist ein Ulmer Verbund von Forschenden aus Klinik, Grundlagenforschung, Bioinformatik sowie Mathematik, die gemeinsam zwei zentrale Forschungsziele verfolgen: Im Mittelpunkt steht dabei zum einen die Identifikation molekularer Mechanismen, die zum Erhalt der Stammzellfunktion und Regenerationsfähigkeit der Organe beitragen. Zum anderen geht es um die Entwicklung von Biomarkern zur Bestimmung des sogenannten biologischen Alters, das von individuellen Faktoren wie der genetischen Ausstattung und persönlichen Lebensführung abhängt und dementsprechend von Mensch zu Mensch variiert. Inzwischen werden jedoch immer mehr Querverbindungen zwischen den zuvor klar getrennten Theorien zur Alterung entdeckt.
Altersbedingte Erkrankungen
Das Alter ist ein bedeutender Risikofaktor für die Gesundheit. Das heißt, obwohl Altern an sich nicht als Krankheit zu betrachten ist, treten mit zunehmendem Alter bestimmte Leiden häufiger auf. Diese Erkrankungen sind eine Folge der erhöhten Störanfälligkeit des Organismus, der mit der Zeit seine Anpassungs- und Widerstandsfähigkeit verliert. Forschungsziel ist es daher auch, durch die Prävention und Therapie von Alterskrankheiten nicht nur die Lebensspanne zu verlängern, sondern dem Menschen ein möglichst „gesundes Älterwerden“ zu ermöglichen.
Typische altersassoziierte Krankheiten sind die klassischen neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson, Herz-Kreislauferkrankungen und Erkrankungen am Bewegungsapparat wie Osteoporose oder Arthrose. Hinzu kommen Erkrankungen des Fett- und des Zuckerstoffwechsels (Adipositas und Diabetes Mellitus Typ II) sowie nicht zuletzt Krebs.
An der Universität Ulm forschen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Medizin und Naturwissenschaften gemeinsam in vielen fachübergreifenden Projekten zu den Ursachen dieser doch diversen „Alterskrankheiten“ – mit dem Ziel, Grundlagenwissen in die klinische Praxis zu übertragen.
Andere Gruppen beschäftigen sich darüber hinaus mit dem fortschreitenden Verlust von Körperfunktionen an sich. Im Mittelpunkt stehen beispielsweise altersbedingte Veränderungen des Immunsystems oder des Bindegewebes, die mit Wundheilungsstörungen einhergehen.
Einen völlig anderen Ansatz verfolgt die Apoptose-Forschung, bei der es darum geht, die Voraussetzungen und Folgen des „programmierten“ Zelltodes zu ergründen. Denn dieses zellulare „Suizidprogramm“ schützt Regenerationsprozesse vor unkontrollierten Wachstumseffekten und hilft so unter anderem, die Entstehung von Tumoren zu verhindern.
Das Graduiertenprogramm zur Alternsforschung - CEMMA
Je stärker unsere Gesellschaft altert, umso dringlicher wird es, Alterungsprozesse und altersbedingte Krankheiten grundlegend zu verstehen. Nicht zuletzt gilt es, den wissenschaftlichen Nachwuchs für diese Herausforderungen fit zu machen.
Die Universität hat das Graduiertenkolleg „Cellular and Molecular Mechanisms in Aging“ (CEMMA) eingerichtet, um junge Forschende aus Medizin und Naturwissenschaft mit den Schlüsselfragen der Alternsforschung vertraut zu machen. Im Mittelpunkt stehen dabei die molekularen und zellulären Mechanismen von Alterungsprozessen und daraus resultierende Potentiale für neue Therapieansätze.
Das Graduiertenprogramm zur Alternsforschung CEMMA ist Teil der International Graduate School in Molecular Medicine Ulm (IGradU)und wurde im Rahmen der Exzellenzinitiative von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert. Ende 2017 wurde bekannt, dass das Graduiertenkolleg für weitere viereinhalb Jahre gefördert wird.
Artikel in der Jubiläumsausgabe von uni ulm intern (Februar 2017)
Fotos: Elvira Eberhardt, Heiko Grandel, Shutterstock/Ermolaevo Alexander