Durch die Veränderung eines Gens werden die Muskeln doppelt so stark

18. November 2011

Durch die Veränderung eines Gens werden die Muskeln doppelt so stark

Salk-Wissenschaftler und ihre Mitarbeiter finden neue Möglichkeiten zur Behandlung von Muskeldegeneration bei Menschen, die nicht trainieren können

18. November 2011

LA JOLLA, CA – Ein internationales Wissenschaftlerteam hat durch die Unterdrückung eines natürlichen Muskelwachstumshemmers superstarke, äußerst ausdauernde Mäuse und Würmer geschaffen, was darauf hindeutet, dass Behandlungen für altersbedingte oder genetisch bedingte Muskeldegeneration in greifbare Nähe rücken.

Das Projekt war eine Zusammenarbeit zwischen Forschern des Salk Institute for Biological Studies und zwei Schweizer Institutionen, Ecole Polytechnique Federale de Lausanne (EPFL) und die Universität Lausanne.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass ein winziger Hemmstoff möglicherweise für die Stärke unserer Muskeln verantwortlich ist. Indem sie auf einen Genomregulator (NCoR1) einwirkten, konnten sie die Aktivität bestimmter Gene modulieren und so einen Stamm mächtiger Mäuse erzeugen, deren Muskeln doppelt so stark waren wie die normaler Mäuse.

„Es gibt jetzt Möglichkeiten, Medikamente für Menschen zu entwickeln, die aufgrund von Fettleibigkeit oder anderen gesundheitlichen Komplikationen wie Diabetes, Immobilität und Gebrechlichkeit nicht in der Lage sind, Sport zu treiben“, sagt er Ronald M. Evans, ein Professor in Salk's Genexpressionslabor, der das Salk-Team leitete. „Wir können jetzt spezifische Gennetzwerke im Muskel konstruieren, um sesshaften Mäusen die Vorteile von Bewegung zu ermöglichen.“

Johan Auwerx, der Hauptautor der EPFL, sagt, dass Moleküle wie NCoR1 molekulare Bremsen seien, die die Aktivität von Genen verringern. Das Lösen der Bremse durch Mutation oder mit Chemikalien kann Genschaltkreise reaktivieren, um den Muskeln mehr Energie zuzuführen und ihre Aktivität zu steigern.

In einem Artikel, der letzte Woche in der Zeitschrift erschien Zelleberichteten die Salk-Forscher und ihre Mitarbeiter über die Ergebnisse parallel durchgeführter Experimente an Mäusen und Nematoden. Durch genetische Manipulation der Nachkommen dieser Arten konnten die Forscher NCoR1 unterdrücken, das normalerweise den Aufbau von Muskelgewebe hemmt.

Ohne den Hemmstoff entwickelte sich das Muskelgewebe viel effektiver. Die Mäuse mit der Mutation wurden zu echten Marathonläufern und konnten schneller und länger laufen, ohne Anzeichen von Müdigkeit zu zeigen. Tatsächlich konnten sie fast die doppelte Distanz zurücklegen, die Mäuse zurücklegten, die die Behandlung nicht erhalten hatten. Sie zeigten auch eine bessere Kältetoleranz.

Im Gegensatz zu früheren Experimenten, die sich auf „genetische Beschleuniger“ konzentrierten, zeigt diese Arbeit, dass die Unterdrückung eines Inhibitors eine neue Möglichkeit zum Muskelaufbau darstellt. Die Untersuchung unter dem Mikroskop bestätigte, dass die Muskelfasern der veränderten Mäuse dichter sind, die Muskeln massiver sind und die Zellen im Gewebe eine höhere Anzahl von Mitochondrien enthalten – Zellorganellen, die den Muskeln Energie liefern.

Ähnliche Ergebnisse wurden auch bei Nematodenwürmern beobachtet, was die Wissenschaftler zu dem Schluss brachte, dass ihre Ergebnisse auf eine Vielzahl von Lebewesen anwendbar sein könnten.

Die Wissenschaftler haben bisher keine schädlichen Nebenwirkungen im Zusammenhang mit der Eliminierung des NCoR1-Rezeptors aus Muskel- und Fettgewebe festgestellt. Obwohl es sich bei den Experimenten um genetische Manipulationen handelte, untersuchen die Forscher bereits mögliche Wirkstoffmoleküle, mit denen die Wirksamkeit des Rezeptors verringert werden könnte.

Die Forscher sagen, dass ihre Ergebnisse einen Meilenstein in unserem Verständnis bestimmter grundlegender Mechanismen lebender Organismen darstellen, insbesondere der wenig untersuchten Rolle von Corepressoren – Molekülen, die die Expression von Genen hemmen. Darüber hinaus geben sie einen Ausblick auf mögliche langfristige therapeutische Anwendungen.

„Damit könnte Muskelschwäche bei älteren Menschen bekämpft werden, die zu Stürzen führt und zu Krankenhausaufenthalten führt“, sagt Auwerx. „Darüber hinaus glauben wir, dass dies als Grundlage für die Entwicklung einer Behandlung für genetische Muskeldystrophie dienen könnte.“

Er fügte hinzu, dass, wenn diese Ergebnisse am Menschen bestätigt würden, sie zweifellos das Interesse von Sportlern und medizinischen Experten wecken würden.

Über das Salk Institute for Biological Studies:
Das Salk Institute for Biological Studies ist eine der weltweit herausragenden Grundlagenforschungseinrichtungen, in der international renommierte Dozenten in einem einzigartigen, kollaborativen und kreativen Umfeld grundlegende Fragen der Biowissenschaften untersuchen. Salk-Wissenschaftler konzentrieren sich sowohl auf Entdeckungen als auch auf die Betreuung zukünftiger Forschergenerationen und leisten bahnbrechende Beiträge zu unserem Verständnis von Krebs, Alterung, Alzheimer, Diabetes und Infektionskrankheiten, indem sie Neurowissenschaften, Genetik, Zell- und Pflanzenbiologie und verwandte Disziplinen studieren.

Die Leistungen der Fakultät wurden mit zahlreichen Ehrungen gewürdigt, darunter Nobelpreise und Mitgliedschaften in der National Academy of Sciences. Das 1960 vom Polioimpfpionier Jonas Salk, MD, gegründete Institut ist eine unabhängige gemeinnützige Organisation und ein architektonisches Wahrzeichen.

Für weitere Informationen:
Zelle
Autoren: Hiroyasu Yamamoto; Evan G. Williams; Laurent Mouchiroud; Carles Canto; Weiwei-Fan; Michael Downes; Christophe Héligon; Grant D Barish; Béatrice Desvergne; Ronald M. Evans; Kristina Schoonjans; Johan Auwerx
NCoR1 ist ein konservierter physiologischer Modulator der Muskelmasse und der oxidativen Funktion