Können die Menschen nach 23 Jahren der Entzifferung des „Buchs des Lebens“ endlich das Geheimnis des Alterns lösen?

Wissenschaftler erforschen seit langem die Geheimnisse der menschlichen Evolution und hoffen, eine wissenschaftliche Erklärung für die Mechanismen und Prozesse des Alterns zu finden. Am 12. Februar 2001 gab das Internationale Humangenomkonsortium, an dem Wissenschaftler aus sechs Ländern, darunter China, die Vereinigten Staaten, Großbritannien, Frankreich, Deutschland und Japan, gemeinsam teilnahmen, die Karte des menschlichen Genoms und vorläufige Analyseergebnisse bekannt .

Obwohl es sich nur um eine „Skizze“ handelt, hat diese bahnbrechende Leistung auf dem Gebiet der Biowissenschaften eine wichtige Grundlage für die Entschlüsselung des genetischen Codes des Euchromatins im menschlichen Genom gelegt und zudem notwendige Daten und Referenzen für nachfolgende, eingehendere Forschungen in verwandten Disziplinen und Branchen wie Genomik, Genetik und Bioinformatik geliefert. In den 23 Jahren seither sind immer wieder relevante Forschungsergebnisse aufgetaucht, und wir können nicht anders, als uns zu fragen: Wie kann die Erstellung einer perfekten „vollständigen Gebrauchsanleitung“ für den Menschen dabei helfen, unsere „Geburt, unser Alter, unsere Krankheit und unseren Tod“ zu erforschen? Wie weit sind wir bei der Entschlüsselung der Geheimnisse des menschlichen Alterns gekommen ?

01 „Leben“ und „Tod“: Haben Ihre Gene im Verlauf der menschlichen Evolution das letzte Wort?

Richard Dawkins, ein berühmter britischer Evolutionsbiologe, äußerte einmal die Ansicht, das Leben sei eine von Genen geschaffene Überlebensmaschine und der Mensch sei lediglich ein Träger der Gene . Der Grund dafür, dass der Mensch in den Milliarden Jahren der biologischen Evolutionsgeschichte der Erde andere Arten auf der Erde übertreffen und an der Spitze der Nahrungskette stehen konnte, liegt in der genetischen Selektion und unbegrenzten Replikation.

Unter Genstruktur versteht man die codierende Sequenz eines Gens. Die codierende Sequenz wird Exon genannt. Dabei handelt es sich um den Teil eines Gens, der als Polypeptidkette exprimiert wird. Die nicht-kodierende Sequenz wird Intron genannt, auch als intervenierende Sequenz (IVS) bekannt. Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist eines der vier biologischen Makromoleküle, die in biologischen Zellen enthalten sind. DNA trägt die genetischen Informationen, die für die Synthese von RNA und Proteinen erforderlich sind, und ist ein wesentliches biologisches Makromolekül für die Entwicklung und normale Funktion von Organismen. Gene sind spezifische Sequenzen auf DNA-Molekülen, die die genetische Information eines Organismus enthalten und dessen Wachstum, Entwicklung und Funktion steuern. Gene kontrollieren und regulieren Organismen, indem sie Proteine ​​kodieren und dadurch ihre Morphologie, ihr Verhalten und ihre Überlebensstrategien beeinflussen. In der Geschichte der biologischen Evolution wird die Genselektion durch zwei Hauptmechanismen erreicht: natürliche Selektion und genetische Variation . Ersteres bezieht sich auf den Prozess, durch den Organismen, die sich an die Umwelt anpassen, eher überleben und sich fortpflanzen und dabei ihre nützlichen Gene an die nächste Generation weitergeben; Letzteres bezieht sich auf die zufällige Mutation und Rekombination von Genen während des Replikationsprozesses, die für die genetische Vielfalt von Organismen sorgt und so die Erhaltung und Weitergabe von Genen ermöglicht, die sich an die Umwelt anpassen.

Bei der Kartierung des menschlichen Genoms geht es darum, die etwa drei Milliarden Basenpaare der Desoxyribonukleinsäure (DNS) in den menschlichen Zellen präzise in einer vollständigen „Karte“ anzuordnen und so das Geheimnis der „Geburt“ und des „Todes“ der menschlichen Gene im Laufe der Evolution zu lüften.

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Analysen globaler Bevölkerungsdaten zeigen, dass die maximale Lebensspanne des Menschen begrenzt ist und das Altern ein unvermeidlicher Prozess des Lebens ist. Verschiedene Aspekte des menschlichen Körpers und anderer Organismen verändern sich im Laufe der Zeit. Zu diesen Veränderungen zählen eine verminderte körperliche Kraft, schlaffe Haut, eine Verschlechterung des Sehvermögens, Gedächtnisverlust usw.

Auch die Alterung des Menschen hängt eng mit den Genen zusammen. Genmutationen oder Funktionsdefekte können zu Alterung oder vorzeitiger Alterung führen. Mit der Entwicklung genetischer und molekularbiologischer Techniken wird uns das Verständnis der Veränderungen, die in diesem Lebensprozess auftreten, dabei helfen, das normale Altern und die Lebensspanne zu verstehen.

02 Welcher Zusammenhang besteht zwischen Genen und Alterung?

Verwandt, aber nicht vollständig bestimmt

(1) Diese Gene und Regionen stehen im Zusammenhang mit der Lebensspanne

ApoE-Gen : ApoE ist eines der menschlichen Apolipoproteine. Apolipoprotein ist ein Bestandteil von Lipoproteinpartikeln. Es ist an der Synthese, Sekretion, Verarbeitung und dem Stoffwechsel von Lipoproteinen beteiligt und spielt eine wichtige Rolle im Blutfettstoffwechsel. Das vom ApoE-Gen kodierte Protein steht im Zusammenhang mit dem Cholesterinstoffwechsel und dem Lipidtransport. Verschiedene Varianten des ApoE-Gens stehen in engem Zusammenhang mit dem Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Alzheimer und andere Krankheiten. Beispiel: Es gibt drei häufige ApoE-Allele, nämlich e2, e3 und e4, die jeweils die Apolipoprotein-E-Subtypen E2, E3 und E4 kodieren. Sowohl E2 als auch E4 sind mit erhöhten Plasmatriglyceridkonzentrationen verbunden. Es spielt eine wichtige Rolle im Lipoproteinstoffwechsel. Bei Patienten mit dem Genotyp ApoE E2/E2 besteht ein hohes Risiko für frühe Gefäßerkrankungen und bei Patienten mit dem Genotyp ApoE E4/E4 besteht ein erhöhtes Risiko für Arteriosklerose. Die ApoEε4-Variante ist mit einem erhöhten Risiko für die Alzheimer-Krankheit verbunden.

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FOXO3-Gen : Das vom FOXO3-Gen kodierte Protein ist mit dem Überleben und der Reparatur von Zellen verbunden. Die Langlebigkeitsvariante von FOXO3 wird mit einer längeren Lebensdauer und Anti-Aging-Eigenschaften in Verbindung gebracht. Untersuchungen legen nahe, dass Menschen mit bestimmten FOXO3-Varianten möglicherweise eine höhere Lebenserwartung haben.

TERT-Gen : Das vom TERT-Gen kodierte Enzym spielt eine wichtige Rolle bei der Zellteilung und der DNA-Reparatur. TERT-Mutationen werden mit dem Risiko bestimmter Krebsarten und chronischer Erkrankungen wie Herzkrankheiten in Verbindung gebracht.

Andere mit der Lebensdauer assoziierte Regionen : Zusätzlich zu den oben genannten Genen gibt es viele andere Gene und Genregionen, die mit der Lebensdauer assoziiert sind. Beispielsweise wurde bei Genen oder Regionen wie IL6R und LEPR auch ein gewisser Zusammenhang mit der Lebensspanne festgestellt, und sie stehen im Allgemeinen mit dem Risiko chronischer Erkrankungen und Entzündungsreaktionen in Zusammenhang.

(2) Andere Faktoren

Die Lebenserwartung ist ein komplexes, multifaktorielles Problem und wird auch von einer Kombination von Faktoren beeinflusst, darunter Wohnumfeld, Lebensstil und Ernährung.

Ein gutes Lebensumfeld ist eine notwendige Voraussetzung für das Überleben und die Gesundheit des Menschen. Wenn Menschen über einen längeren Zeitraum in einer geschädigten und verschmutzten Umwelt leben, führt dies zu verschiedenen Krankheiten, beschleunigter Alterung und sogar zum Tod.

Schlechte Essgewohnheiten, wie beispielsweise ein Mangel an essentiellen Nährstoffen, verhindern, dass der Körper genügend Nährstoffe erhält, um die normale Zell- und Gewebefunktion aufrechtzuerhalten, was zu einer verminderten Körperfunktion führt. Eine übermäßige Kalorienaufnahme kann oxidativen Stress im Körper verursachen, der zu Zellschäden und Alterung führen kann.

Schlechte Gewohnheiten wie langjähriges Rauchen, Alkoholismus, langes Aufbleiben und Bewegungsmangel beschleunigen die Alterung des Körpers und verursachen Erkrankungen der Atemwege, des Herz-Kreislauf-Systems und des Verdauungssystems. Langfristiger Stress und Depressionen können Körper und Gehirn schädigen und so die Alterung beschleunigen.

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03 Wie weit sind wir bei der Verzögerung des Alterns gekommen?

Eine ausgewogene Ernährung, mäßige körperliche Betätigung und der richtige Umgang mit Stress und negativen Emotionen gelten als wichtige Mittel zur Verzögerung des Alterungsprozesses. Heutzutage ist auch die Gentherapie eine neue Methode. Wissenschaftliche Studien haben gezeigt , dass epigenetische Veränderungen im Alterungsprozess eine wichtige Rolle spielen und dass Strategien, die auf epigenetische Regulatoren abzielen, großes Potenzial haben, dem altersbedingten Abbau entgegenzuwirken .

Letztes Jahr erklärte das internationale Wissenschaftlerteam T2T in sechs in Science veröffentlichten Artikeln, dass die vollständigste menschliche Genomkarte aller Zeiten fertiggestellt worden sei . Damit seien die fehlenden „Puzzleteile“ seit fast 20 Jahren ergänzt worden und die Menschheit sei der Überwindung von Krebs und anderen Krankheiten einen Schritt näher gekommen.

Umfassendere Informationen zu segmentalen Wiederholungen verbessern die Genotypisierung.

Bildquelle: T2T Alliance

Die Fertigstellung dieser neuesten Karte des menschlichen Genoms stellt für die wissenschaftliche Gemeinschaft einen wichtigen Fortschritt im Verständnis des menschlichen Genoms dar und bietet zudem eine umfassendere und tiefer gehende Grundlage für die Forschung zu Gentherapie und Anti-Aging. Die Vollständigkeit und Genauigkeit von Genomkarten sind für das Verständnis der Beziehung zwischen Genen und Krankheiten von entscheidender Bedeutung, da sie die Auswirkungen genetischer Variationen und Mutationen auf Gesundheit und Krankheit aufzeigen .

Gentherapie ist eine Methode zur Behandlung oder Vorbeugung von Krankheiten durch Veränderung der Gene eines Menschen. Die Idee besteht darin, defekte Gene zu reparieren oder zu ersetzen und so die normale physiologische Funktion wiederherzustellen. Die umfassendste Karte des menschlichen Genoms bietet genauere und umfassendere Basisinformationen für die Gentherapie und ermöglicht es Wissenschaftlern, die Beziehung zwischen Krankheit und Genen besser zu verstehen und defekte Gene präziser zu lokalisieren und zu reparieren. Durch die gezielte Behandlung spezifischer Genmutationen dürfte die Gentherapie wirksamere Behandlungsmöglichkeiten für einige genetische Erkrankungen bieten.

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Andererseits liefert die Vervollständigung der Genomkarte auch wichtige Erkenntnisse für die Forschung zur Verzögerung des Alterns. Durch die Untersuchung der mit dem Altern verbundenen Gene in der Genomkarte können Wissenschaftler ein tieferes Verständnis der molekularen Mechanismen des Alterns gewinnen und potenzielle Ziele und therapeutische Ansätze zur Verzögerung des Alterns finden . Dieser Durchbruch liefert den Forschern tiefere und umfassendere genetische Informationen.

Ältere Menschen sind anfälliger für viele chronische Krankheiten wie Herzkrankheiten, Krebs und Alzheimer. Wenn wirksamere und präzisere Behandlungsmethoden und Strategien gefunden werden, können neue Fortschritte bei der Behandlung bzw. Verzögerung des Auftretens altersbedingter chronischer Erkrankungen erzielt werden. Allerdings handelt es sich bei der Gentherapie um eine komplexe und anspruchsvolle biomedizinische Technologie, die noch immer mit zahlreichen Herausforderungen und Einschränkungen konfrontiert ist. Die Sicherheit und Wirksamkeit der Technologie müssen noch weiter überprüft werden . Wissenschaftler arbeiten hart an der Erforschung und Entwicklung neuer Medikamente, Behandlungen und Eingriffe, um den Alterungsprozess zu verlangsamen. Ich bin davon überzeugt, dass die Menschheit durch den kontinuierlichen Fortschritt in Wissenschaft und Technik und durch intensive Forschung möglicherweise wirksame Wege finden wird, das Altern zu verzögern und neue Möglichkeiten zur Verlängerung des menschlichen Lebens zu schaffen.

Autor:

Liu Youshuo, Direktor des Instituts für Altern und geriatrische Erkrankungen, Central South University, Leiter der Geriatrieabteilung des Xiangya Second Hospital, nationaler Chefarzt erster Klasse

Li Nannan ist Forscher der zweiten Ebene bei der Hunan Association for Science and Technology und Direktor der Hunan Science Writers Association.

Gutachter: Chen Yuefei, Forscher, Mitglied der Hunan Science Writers Association

Produziert von: Science Popularization China

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