19.07.2023

Verjüngungs-Cocktail aus Harvard und dem MIT soll das Altern umkehren

Die Forscher:innen behaupten, dass Umkehrung des Alters auch durch chemische Mittel erreicht werden kann.
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(c) Wikimedia - David Sinclair David Sinclair, Mitglied der medizinischen Fakultät der Harvard University.

„Longevity“ drang in letzter Zeit immer stärker als Begriff hervor. Selbst die Startup-Szene scheint das Thema Langlebigkeit für sich entdeckt zu haben und möchte etwa Kund:innen nahrungstechnisch zur Stimulierung ihrer Körper anregen. Andere wiederum sprechen vom Zukunftsthema schlechthin und legen den Fokus auf Licht. Alle mit dem Ziel, das Leben zu verlängern. Wissenschaftler:innen aus Harvard und dem MIT haben jedoch anderes im Sinn. Sie möchten die Alterung umkehren – mit chemischen Cocktails.

Havard und MIT mit sechs Cocktails

In einem in der Fachzeitschrift Aging veröffentlichtem „Paper“ heißt es konkret: „Wir haben sechs chemische Cocktails identifiziert, die in weniger als einer Woche und ohne Beeinträchtigung der zellulären Identität ein jugendliches genomweites Transkriptprofil wiederherstellen und das transkriptomische Alter umkehren. Verjüngung durch Umkehrung des Alters kann also nicht nur durch genetische, sondern auch durch chemische Mittel erreicht werden.“

In anderen Worten bedeuten die Behauptungen der Forscher:innen, dass sie die Alterung von Zellen umkehren und sie in einen „jugendlicheren Zustand“ versetzen können. Ohne ein gefährliches, unreguliertes Zellwachstum zu verursachen.

Wo in anderen Fällen üblicherweise durch einen kurzen Check solche „Claims“ in Spam, Scam oder Ironie gewisslich katalogisiert werden können, verhält es sich hier anders, da die Forscherinnen aus anerkannten Hochschuleinrichtungen stammen. Aber, den renommierten Namen der Elite-Unis zum Trotz, gibt es hierbei auch Vorbehalte zu erwähnen.

Ein Großteil der Forschung konzentrierte sich nämlich lediglich auf Gewebe im Labor, und während Versuche an Mäusen und Affen „ermutigende Ergebnisse“ brachten, hat das Team noch keine der Behandlungen an Menschen getestet.

Anerkannter Forscher

David Sinclair, Mitglied der medizinischen Fakultät der Harvard University und leitender Forscher des Projekts, hat in seinem Forschungsleben bereits diverse Auszeichnungen erhalten. Darunter: 1995 den „Australian Commonwealth Prize“, den „Nathan Shock Award“, den „MERIT Award vom „National Institutes of Health“, den „Merck Prize“, sowie 2004 den „Genzyme Outstanding Achievement in Biomedical Science Award“. Und 2006 den „Bio-Innovator Award und den „Bright Sparks Award“ für Top-Wissenschaftler unter 45 vom Cosmos Magazin.

Per Presseaussendung teilte er mit, dass die Vorbereitungen für Versuche am Menschen anlaufen: „Bis vor kurzem konnten wir den Alterungsprozess bestenfalls verlangsamen. Neue Entdeckungen deuten darauf hin, dass wir es jetzt umkehren können.“

Havard- und MIT-Paper im Wortlaut

Im „Paper“ liest es sich so: „Um kleine Moleküle zu identifizieren, die angeblich die Auswirkungen von Alterung und Seneszenz umkehren, haben wir ein effizientes Hochdurchsatzsystem entwickelt. Anstatt sich auf eine begrenzte Anzahl von Genen zu verlassen, die altersbedingte Veränderungen aufweisen, und um Zuverlässigkeit und Anwendbarkeit bei verschiedenen Zelltypen zu gewährleisten, wollten wir einen altersabhängigen Test entwickeln, der als Ersatz für die zelluläre Gesundheit und jugendliche Genexpressionsmuster dient. Um die Skalierbarkeit und Benutzerfreundlichkeit zu erhöhen, suchten wir nach einem fluoreszenzbasierten System, das mithilfe automatischer Mikroskopie in Millionen von Zellen pro Experiment quantifiziert werden kann.“

Und weiter: „In dieser Studie weisen wir anhand der Proteinkompartimentierung und der Genexpressionsmuster in jungen und seneszenten Zellen nach, dass kleine Moleküle das transkriptomische Alter von Zellen umkehren können, ohne die Zellidentität zu löschen oder iPSC-ähnliche Zustände hervorzurufen. Wir bezeichnen diesen Ansatz als die EPOCH-Methode. (…) Um eine Altersreduzierung ohne Veränderung der Zellidentität zu erreichen, konzentrierten wir uns auf kleine Moleküle, die wahrscheinlich in den frühen Stadien der CiPSC-Bildung wirken, darunter Valproinsäure.“

Junge Zellen im Fokus

Was hier eher etwas für Fachbegriff-Fetischisten erklärt wird, bedeutet nichts anderes, als dass das Forscher-Team chemische Kombinationen entwickelt hat, die „das Altern in weniger als einer Woche Behandlung umkehren sollen“. Durch den Effekt, dass der Körper keine alten, sondern nur noch junge Zellen kopieren würde.

Allerdings bremsen die Wissenschaftler:innen aus Harvard und dem MIT utopische Fantasien, bald wieder jung sein zu können: Sie beschreiben an anderer Stelle ihres Papers, welchen konkreten Use-Case ihr Projekt eigentlich habe: „Weitere Untersuchungen darüber, wie die EPOCH-Chemiecocktails die Integrität des NCC (nukleozytoplasmatische Kompartimentierung) und die Aufteilung von Proteinen wiederherstellen, könnten daher therapeutische Möglichkeiten zur Verbesserung der Gesundheit älterer Menschen und von Patienten mit altersbedingten Erkrankungen bieten.“

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© zVg - Raphael Suchomel in Harvard.

Manche Wege sind direkt und vorgezeichnet – Schule, Bildung, Ausbildung und ein Job in dem Bereich, den man beherrscht. Andere sind von Umwegen gezeichnet, Mühsal und Zeiten, in denen man nicht weiß, wie es genau weitergehen soll. Raphael Suchomels Vita ist eine von den nicht-linearen.

„Plötzlich Mitternacht“

Er hat mit 18 die Schule zum ersten Mal abgebrochen und sich eine Vollzeitstelle gesucht. Der gebürtige Wiener schrieb sich fortan in eine Abendschule ein, brach jene aber – ein mal mit 19 und einmal mit 21 Jahren – wiederholt ab. Doch der Gedanke des endgültigen Aufgebens war keiner und im jungen Mann schlicht nicht vorhanden. So war es dann mit 22 soweit: der vierte Versuch, die Matura nachzuholen, gelang.

„Ich war in einer Abendschule im 21. Bezirk“, erinnert sich der 27-Jährige. „Von neun bis 17 Uhr Vollzeitjob, dann Unterricht bis halb zehn und anschließend noch Training. Und plötzlich war es Mitternacht.“

Zwei Jahre lang bestimmte dieser straffe Rhythmus seinen Alltag. Trotz der Doppelbelastung hielt der heutige Wahl-Hagenberger durch – und schloss die Abendschule schließlich mit ausgezeichnetem Erfolg ab.

Studium in Hagenberg

Es folgte ein Umzug von Wien nach Oberösterreich und der Start des ersten Jahrgangs des damals neu geschaffenen Bachelorstudiums „Artificial Intelligence Solutions“ an der University of Applied Sciences Upper Austria in Hagenberg.

Suchomel gehörte zudem zu den Mitgründern der Young AI Leaders Linz, einer lokalen Community innerhalb der AI-for-Good-Initiative der International Telecommunication Union der Vereinten Nationen. Die Gruppe bringt junge Menschen aus Forschung und Technologie zusammen und organisiert unter anderem Hackathons und Diskussionsveranstaltungen rund um Künstliche Intelligenz.

© Harvard/zVg – Eine 3D-Simulation eines schwach elektrischen Fisches.

Nach rund 100 verschickten Mails – die meisten davon blieben unbeantwortet – gelang es Suchomel schließlich, einen Forschungsaufenthalt als Praktikant an der Harvard Medical School zu ergattern. Dort befindet er sich auch heute und forscht an der Schnittstelle von Künstlicher Intelligenz und Neurowissenschaften.

Im Mittelpunkt seiner Arbeit stehen biologisch fundierte künstliche Agenten. Vereinfacht gesagt, bauen die Forschenden in Harvard virtuelle Tiere im Computer. Diese Tiere bekommen künstliche neuronale Netze und bestimmte Sinneswahrnehmungen und Bewegungsmöglichkeiten, die sich an echten Tieren orientieren. Anschließend lernen sie mit einer Methode namens „Reinforcement Learning“. Dabei wird ihnen nicht jede Handlung vorgegeben. Sie probieren unterschiedliche Verhaltensweisen aus und lernen über Belohnungen und Nachteile selbst, welche Strategien erfolgreich sind.

„Schauen wie sich Agent verhält“

„Wir kennen aus der Biologie die körperlichen Einschränkungen von Fischen“, erklärt Suchomel. „Wir wissen, wie sich Augen im Winkel bewegen, wie schnell sie sind und welche anderen biologischen Einschränkungen es gibt. Und wir statten einen ‚Reinforcement-Learning‘-Agenten mit diesem Wissen aus: Wir simulieren den Körper eines Fisches, sodass er über diesen Körper mit der Umwelt und mit anderen Fischen kommuniziert. Das schicken wir durch eine ‚Reinforcement-Learning‘-Umgebung, simulieren Trajektorien und schauen, wie sich der Agent verhält.“

Die Simulation funktioniert wie ein virtuelles Labor. Forscher können einzelne Sinneskanäle ausschalten, Kommunikationssignale verändern oder die Umwelt der Agenten manipulieren und beobachten, wie sich ihr Verhalten verändert. Damit sollen Hypothesen darüber entwickelt werden, warum bestimmte Verhaltensweisen entstehen und welche Mechanismen dahinterstecken. Solche Hypothesen sollen anschließend gezielter in Experimenten mit echten Tieren überprüft werden können.

Der Vorteil hierbei sei, dass man nicht jedes Verhalten explizit programmieren müsse, sondern durch die Kombination aus Körper, biologischen Einschränkungen, Umwelt und „Reinforcement Learning“ Verhalten entstehen lassen könne, das möglicherweise dem Verhalten echter Fische ähnelt. So soll — und das ist das Ziel — Forschung günstiger und schneller werden, sagt Suchomel. Man könne zudem Variablen besser isolieren und kontrollieren und neuronale Netze viel genauer analysieren. Das wäre bei echten Fischen teilweise sogar viel schwieriger, vor allem wenn man ihr Zusammenspiel mit anderen Fischen untersuchen möchte.

Künstliche und natürliche Intelligenz

Die Harvard Medical School und andere Institute verfolgen seit Längerem das Ziel, KI zu nutzen, um natürliche Intelligenz besser zu verstehen – und umgekehrt auch natürliche Intelligenz für die Entwicklung von KI zu nutzen.

„Dafür gibt es im KI-Bereich viele verschiedene Methoden und Ansätze, die sich an Beobachtungen aus der Natur orientieren. Gleichzeitig gibt es immer mehr Forschung an der Schnittstelle von KI und Biologie, bei der KI-Forscher und Biologen zusammenarbeiten“, sagt Suchomel. „Wenn man beispielsweise genau weiß, wie die Umgebung aussieht, und gleichzeitig die Kommunikation eines Fisches beobachtet, könnte man künftig elektrische Signale interpretieren. So lässt sich etwa erkennen, dass ein bestimmtes Signal ausgesendet wird, weil sich der Fisch bedroht fühlt. Dadurch könnte man nicht nur einzelne Fische, sondern auch die Gruppendynamik analysieren – und besser verstehen, wie sich die Tiere untereinander und in ihrer Umwelt verhalten.“

Suchomels Praktikum in Harvard reicht noch bis Februar, danach führt ihn den Weg nach Belgien an die KU Leuven – eine, wie er sagt „der besten Unis in Europa wenn es um KI geht“. Anschließend möchte er in einen „starken Master“ reinkommen und weiter an KI forschen. Wo das sein wird, sei erstmal zweitrangig: „Hauptsache starke Labs.“

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