Besonders zwei Organe haben überragenden Einfluss auf die Lebenserwartung

Man stelle sich vor, ein einziger Bluttest beim Arzt würde das biologische Alter sämtlicher Organe des Körpers und der wichtigsten Zelltypen auswerten – und Risikoanalysen für künftige Krankheiten gleich mitliefern. Statt primär Krankheiten zu behandeln, wäre damit eine Medizin möglich, welche die Gesundheit vorausschauend erhält und potenziell enorme Kosten spart.

Forscher der Universität Stanford gelang nun ein wichtiger Schritt in diese Richtung. In zwei aufeinander aufbauenden Studien zeigten sie, dass sich aus der Konzentration bestimmter Proteine im Blut das biologische Alter einzelner Organe – und sogar einzelner Zelltypen innerhalb dieser Organe – ablesen lässt.

Blut ist mehr als ein Transportsystem, das Organe mit Nährstoffen, Hormonsignalen und Sauerstoff versorgt. Es ist ein Sammelbecken für Informationen aus allen Teilen des Körpers, das tiefe Einblicke in seinen Gesundheitszustand liefern kann – wenn man in der Lage ist, diese richtig zu lesen.

Bluttest liest Alter von Organen aus

Schätzungsweise 40.000 verschiedene Proteine zirkulieren im menschlichen Blut. Aktuelle Studien haben darunter bereits mehrere Tausend als potenziell relevante Informationsträger identifiziert. Viele davon stammen nicht aus dem Blut selbst, sondern werden von spezifischen Organen oder Zelltypen produziert und ins Blut abgegeben – ein molekularer Fingerabdruck dessen, was im Körper gerade passiert.

Für Ärzte wäre eine umfassende Auswertung derart vieler Datenpunkte von Hand unmöglich. Das traditionelle „große Routinelabor“ beschränkt sich auf 30 bis 40 verschiedene Werte, die grobe Auskunft über Immunsystem, Stoffwechsel und allgemeine Organgesundheit geben. Genau hier liegt eine der zentralen Stärken künstlicher Intelligenz: Sie kann in Tausenden Proteinwerten gleichzeitig nach Mustern suchen, die für das menschliche Auge unsichtbar bleiben würden.

In der ersten Studie analysierten die Forscher fast 3000 Proteine im Blut von rund 44.500 Menschen aus der britischen UK Biobank. Damit trainierten sie Modelle, die das biologische Alter von elf Organen errechnen – darunter Gehirn, Herz, Niere, Leber, Lunge, Darm, Bauchspeicheldrüse, Fettgewebe, Muskulatur, Arterien und Immunsystem.

Die Ergebnisse waren teils überraschend deutlich: Ein biologisch besonders altes Gehirn erhöhte das Risiko für eine spätere Alzheimer-Erkrankung um den Faktor drei. Das ist etwa so stark wie das Tragen einer Kopie des Risikogens APOE4 – des stärksten bekannten genetischen Risikofaktors für die Krankheit.

Ein jugendlich wirkendes Gehirn dagegen senkte das Risiko gegenüber einem normalen Gehirn nahezu auf ein Viertel, ähnlich stark, wie es zwei Kopien der schützenden APOE2-Variante tun.

Insgesamt erhöhte die Anhäufung mehrerer alter Organe das Sterberisiko drastisch: Bei acht oder mehr biologisch stark gealterten Organen war das Risiko mehr als achtmal so hoch wie bei Menschen mit unauffälligen Werten. Besonders auffällig: Ein jugendlich wirkendes Gehirn und Immunsystem waren die einzigen Merkmale, die eindeutig mit einem längeren Leben einhergingen – andere junge Organe zeigten diesen Effekt nicht durchgängig.

Messung einzelner Zelltypen

Eine Messung für das Organalter allein sagt noch wenig darüber aus, welches Gewebe genau in dem Organ altert. Jedes Organ besteht aus vielen verschiedenen Zelltypen, die unterschiedlich schnell altern und unterschiedlich stark mit bestimmten Krankheiten verknüpft sein können.

Deshalb bauten die Forscher in der zweiten Studie auf den Ergebnissen der ersten auf und verfeinerten die Analyse. Statt elf Organen werteten sie nun anhand von gut 7000 Proteinen aus dem Blut von gut 60.000 Menschen die biologische Alterung von rund 40 verschiedenen Zelltypen aus – von Astrozyten und Neuronen über Hepatozyten und Herzmuskelzellen bis zu verschiedenen Immunzellen.

Manche dieser Zelltypen sind fest an ein Organ gebunden (etwa Astrozyten ans Gehirn). Andere, wie Immun- oder Endothelzellen, zirkulieren oder kommen im ganzen Körper verteilt vor.

Die Ergebnisse waren noch spezifischer als bei der Organ-Auflösung: Eine extrem starke Alterung der Astrozyten – Stützzellen im Gehirn – verdreifachte bei Menschen mit zwei Kopien des APOE4-Gens das Risiko, an Alzheimer zu erkranken.

Bei Patienten mit Amyotropher Lateralsklerose (ALS) zeigten besonders alte Skelettmuskelzellen ein 12,7-fach erhöhtes Erkrankungsrisiko – teils schon Jahre bevor erste Symptome auftraten. Und bei Rauchern war eine beschleunigte Alterung bestimmter Lungenzellen mit einem um 58 Prozent höheren Lungenkrebsrisiko verbunden, verglichen mit Rauchern ohne diese zelluläre Alterung.

Für beide Studien griffen die Forscher auf Daten der UK Biobank zu. Das Projekt verfolgt bereits seit vielen Jahren den Gesundheitszustand von mehr als einer halben Million Studienteilnehmern.

Bio-Datenbanken ermöglichen Forschung

Gemessen werden unter anderem ihre Blutwerte mittels großangelegter Proteomik-Plattformen. Anschließend wurde in der ersten Studie nach bis zu 17 Jahren, in der zweiten Studie nach 15 Jahren anhand von Gesundheitsregistern überprüft, ob sie an Krankheiten erkrankt oder verstorben waren.

Ein vergleichbares, wenngleich kleineres Langzeitforschungsprojekt existiert auch in Deutschland: die „NAKO Gesundheitsstudie“. An dieser nehmen rund 205.000 Menschen teil. Das Projekt wird von 18 Studienzentren in ganz Deutschland getragen, unter anderem mit Beteiligung der Charité und des Max-Delbrück-Centers in Berlin.

NAKO sammelt zwar ebenfalls umfangreiche Biobank-Proben, verfügt aber bislang nicht über eine vergleichbar große, öffentlich ausgewertete Blutproteomik-Ressource wie die UK Biobank – also genau die Datenebene, auf der die hier vorgestellten Organ- und Zelluhren beruhen. Käme eine solche Proteomik-Erhebung hinzu, ließe sich die Methode im Prinzip auch auf die deutsche Kohorte übertragen.

Wyss-Corays Labor ist in der Anti-Aging-Forschung kein Neuling. Bereits 2014 zeigte seine Gruppe in einer ebenfalls in „Nature Medicine“ veröffentlichten Studie, dass ältere Mäuse durch das Blut jüngerer Artgenossen eine messbare Verjüngung ihres Gehirns erfuhren. Unter anderem verbesserten sich Gedächtnisleistung und Lernfähigkeit.

Noch früher, 2005, hatte ein Team um die Berkeley-Forscherin Irina Conboy in „Nature“ gezeigt, dass sich durch die operative Verbindung des Blutkreislaufs von jungen und alten Mäusen, die sogenannte Parabiose, auch Muskelstammzellen und Leberzellen alter Tiere wieder verjüngen ließen.

Diese Arbeiten lösten einen regelrechten Hype um „junges Blut“ als Anti-Aging-Mittel aus. Kommerzielle Anbieter gingen gar so weit, Plasma-Infusionen von jungen Spendern an wohlhabende Kunden zu verkaufen.

Auf den Menschen ließen sich die ursprünglichen Tierversuchsergebnisse bislang nicht überzeugend übertragen. 2019 warnte die US-Gesundheitsbehörde FDA öffentlich, dass solche Infusionen keinen belegten gesundheitlichen Nutzen hätten.

Was genau für eine klinische Nutzung noch fehlt, darüber halten sich die Forscher in ihren beiden Studien größtenteils bedeckt. Zunächst bleibt es beispielsweise unklar, in welcher Reihenfolge und wie stabil sich die „biologische Alterung“ einzelner Organe über die Zeit tatsächlich entwickelt. Bislang liegen nur Momentaufnahmen statt Langzeitmessungen vor.

Wyss-Coray selbst, der mit den Firmen Teal Omics und Alkahest bereits zwei Biotech-Unternehmen in diesem Bereich mitgegründet hat, zeigte sich optimistisch: Medizinische Tests könnten innerhalb der kommenden zwei bis drei Jahre verfügbar werden. „Die Kosten dafür werden sinken, wenn wir uns auf wenige Schlüsselorgane wie das Gehirn, das Herz und das Immunsystem konzentrieren, diese mit mehr Details abbilden und stärkere Zusammenhänge mit spezifischen Krankheiten eingrenzen“, sagte er.