Teil 4 unserer Serie zur Epigenetik | Das biologische Alter bestimmen
Ein neuer epigenetischer Test kann das biologische Alter von Menschen erstaunlich genau bestimmen. Seit 2011 wird dieser Test von Forschern stetig verfeinert. Eine wichtige Rolle spielt dabei ein Algorithmus, der als „Horvath’s Uhr“ bekannt wurde.
Über einen Selbstversuch und seinen wissenschaftlichen Hintergrund.
Vor fast vier Jahren feierte ich meinen fünfzigsten Geburtstag. Es war ein tolles Fest, ein wunderbarer Tag, viele Freunde und Familienmitglieder freuten sich mit mir. Ich war glücklich und zufrieden, wähnte ich mich doch im besten Alter und konnte gleichzeitig bereits auf ein halbwegs erfülltes Leben zurückblicken. Doch unlängst kamen mir Zweifel. Was wäre, wenn mein kalendarisches Alter vom biologischen abweicht? Vielleicht bin ich viel älter, als ich sein sollte? Vielleicht aber auch jünger? Wer weiß das schon.
Diese Fragen interessieren viele Menschen meines Alters nicht etwa aus Eitelkeit, sondern weil sie sich gleich zwei Antworten auf einmal erhoffen, die im sechsten Lebensjahrzehnt allmählich essenziell werden: Habe ich im bisherigen Leben für meine Gesundheit manches richtig gemacht? Und: Wie lange habe ich vermutlich noch zu leben?
Neuer Test zur Altersbestimmung
Seit Herbst 2018 gibt es einen Test, der einem diese Fragen ein Stück weit beantworten will. Er kann das biologische Alter laut Angaben der Hersteller auf plus/minus 2,5 Jahre genau berechnen. Das wäre erstaunlich gut und überträfe alle bisherigen Methoden zur Altersbestimmung von Menschen – vor allem auch die zuletzt in Studien meist benutzte Messung der Länge der Telomere, also der molekularbiologischen Schutzkappen an den Enden unserer Chromosomen.
Der neue Test verrät uns letztlich, wie rasch wir im Laufe des bisherigen Lebens gealtert sind und vermutlich weiter altern werden. Sind wir dabei schneller als der Durchschnitt, ist unser biologisches Alter höher als das kalendarische, und unsere Lebenserwartung ist vermindert. Altern wir aber langsamer, sind wir eigentlich jünger als im Pass steht und dürfen darauf hoffen, mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit besonders lang zu leben.
Aber der Reihe nach, denn wie es zu diesem Test kam, ist eine lange Geschichte. Und es ist eine Erfolgsgeschichte. Denn sie handelt von einem völlig neuen wissenschaftlichen Ansatz, der die biomedizinische und psychologische Forschung verändern wird.
Erster Algorithmus zur Altersfeststellung
Die Geschichte des neuen Tests beginnt im Jahr 2011 mit einer Veröffentlichung von Forschern der University of California. Sie stellen darin einen Algorithmus vor, der das Muster bestimmter epigenetischer Veränderungen am Erbgutmolekül DNA von Zellen aus einer simplen Speichelprobe benutzt, um das Alter des zugehörigen Menschen zu bestimmen. Die Methode eigne sich für kriminaltechnische Untersuchungen, wenn man zum Beispiel das Alter eines Täters oder eines Opfers nicht kenne, schreiben die Autoren. Außerdem helfe das Verfahren vielleicht, das Risiko eines Menschen für altersbedingte Krankheiten besser abzuschätzen.
Aber was haben die Kalifornier genau untersucht? Was sind überhaupt epigenetische Strukturen?
Im Laufe unseres Lebens lagern Enzyme mehr oder weniger systematisch kleine chemische Gruppen aus einem Kohlenstoff- und drei Wasserstoffatomen an die DNA an. Diese Methylgruppen binden immer nur an eine der vier Basen der DNA, Cytosin genannt. Man nennt das Ganze dann DNA-Methylierung, und es hat eine wichtige biologische Funktion. Denn das Muster der DNA-Methylierungen in einer Zelle entscheidet gemeinsam mit anderen epigenetischen Markierungen darüber, welche ihrer rund 23.000 Gene die Zelle benutzen kann und welche nicht.
Forscher entwickeln Formel zur Bestimmung des Alters
Epigenetische Markierungen greifen den Forschungen zufolge in die Regulation der Gene ein, nicht aber in die Gene selbst. Sie sind deshalb auch nicht starr, wie die DNA, die die Baupläne für Proteine codiert, sondern potenziell reversibel. Dadurch können sich Lebewesen oft erstaunlich gut und flexibel an schwankende Umweltbedingungen anpassen. Sie bauen die Epigenome in ihren Zellen um und wandeln so ihren Zellstoffwechsel, ohne die eigentliche Erbsubstanz – die DNA – verändern zu müssen.
Die DNA-Methylierung verändert sich natürlich nicht nur als Reaktion auf Umwelteinflüsse oder den Lebensstil. Manchmal wandelt sie sich auch zufällig. Vor allem aber verändert sie sich ein Stück weit ganz systematisch im Laufe des Lebens. Das muss so sein, denn auf diesem Wege regelt die Epigenetik die biologische Entwicklung eines Lebewesens aus der befruchteten Eizelle bis hin zum erwachsenen Menschen mit seinen rund 300 Gewebe-Typen und 30 Billionen Körperzellen. Und womöglich geht diese Entwicklung weiter bis ins hohe Alter.
Genau deshalb, weil sich unser DNA-Methylierungsmuster teils systematisch mit dem Altern wandelt, wurden die Forscher aus Kalifornien fündig. In ihrer ersten Studie fütterten sie ihre Computer mit Daten über die Epigenome einiger Personen, deren kalendarisches Alter sie kannten. Zunächst analysierten sie 34 Paare eineiiger Zwillinge, danach noch 60 gewöhnliche Menschen. Schließlich filterten ihre Rechenmaschinen aus dem chaotisch anmutenden Wust von Informationen ein paar Stellen am Erbgut heraus, wo es sich offenbar lohnte, etwas genauer hinzuschauen, ob dort Methylgruppen angelagert sind oder nicht. Schließlich entwickelten die Forscher eine Formel, die ihnen half, aus dem epigenetischen Muster dieser Stellen das Alter eines Menschen abzuleiten.
Da es sich dabei um den Durchschnittswert vieler Menschen handelt, entspricht das biologische dem kalendarischen Alter. So ist das biologische Alter schließlich definiert: Es ist der natürliche Zustand, der jenem eines durchschnittlichen Menschen gleichen Alters entspricht. Wendet man den Test aber auf eine einzelne Person an, spiegelt das Resultat nur deren biologisches Alter. Weil dieses bei gesunden Menschen aber immer in der Nähe des tatsächlichen Alters liegt, werden solche Tests inzwischen tatsächlich kriminologisch eingesetzt.
Horvaths Uhr
Damals im Jahr 2011, bei Veröffentlichung des ersten Tests, waren die Probandengruppe klein und das Verfahren recht ungenau. Rein rechnerisch konnte man die Zuverlässigkeit auf einen Bereich von fünf Jahren über und unter den tatsächlichen Altersangaben begrenzen. Doch nur zwei Jahre später, am 21. Oktober 2013, veröffentlichte der Biostatistiker Steve Horvath im Fachblatt Genome Biology einen Algorithmus, der mittlerweile als „Horvaths Uhr“ oder auch als epigenetische Uhr berühmt geworden ist.
Horvath hatte das Methylierungsmuster von 8.000 Menschen erfasst und schließlich 353 Stellen einkreisen können, deren „Methylierungsstatus“ – also die Antwort auf die Frage: Methylgruppe angelagert oder nicht? – den Algorithmus zur Berechnung des Alters immer weiter verfeinerte. Eine Analyse all dieser 353 DNA-Stellen gemeinsam erfasst das biologische Alter eines Menschen auf plus/minus 3,6 Jahre genau. Das war damals eine Sensation.
Fast noch wichtiger als der eigentliche Test ist der Umstand, dass Horvath seine Methoden und Resultate vollständig öffentlich machte. Seitdem arbeiten Wissenschaftler:innen überall auf der Welt daran, die Methodik weiter zu verfeinern. Ein noch genauerer und preisgünstigerer Test auf das biologische Alter würde viele Menschen, aber auch Wissenschaftler und Mediziner interessieren. Es geht inzwischen um viel Geld. Und das behindert den wissenschaftlichen Austausch natürlich auch. Denn es werden Firmen gegründet, Patentschriften vorbereitet, doch solange nichts patentiert ist, wird auch alles geheim gehalten.
Fraunhofer-Institut entwickelt verbesserten Test
Ein Schweriner Diagnostik-Unternehmen und Experten des Fraunhofer-Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie in Hamburg entwickelten ein eigenes, optimiertes Verfahren, das auf den Ideen Horvaths zwar aufbaut, aber neuere Daten und eigene Algorithmen zugrunde legt. Seit Ende 2018 ist nun der Genetic Age Test erhältlich. Es ist zumindest hierzulande der erste öffentlich zugängliche Test dieser Art. Wer diesen nutzen möchte, kann kostenpflichtig eine Speichelprobe einsenden und erhält drei bis vier Wochen später einen Ergebnisbericht. Die Daten werden auch für das Laborpersonal verschlüsselt, angeblich bestens geschützt und sie werden nicht an Dritte weitergegeben. Auch am Fraunhofer-Institut selbst darf mit ihnen nicht geforscht werden.
Der Test verwendet mit dem Alter assoziierte epigenetische Markierungen, von denen drei Viertel noch nicht von Horvath beschrieben worden sind. Darunter seien „auch wesentlich relevantere“ gewesen. Schließlich habe man einen Algorithmus entwickelt, der zwar nur 140 dieser Stellen auswertet, aber das Alter präziser vorhersagen kann als Horvaths Uhr: auf plus/minus 2,5 Jahre genau.
Sheraz Gul vom Fraunhofer-Institut, der die Speichelproben mit seinem Team auswertet, erklärt, dass man sehr viele öffentlich zugängliche epigenetische Daten durchforste und das Modell und die Algorithmen stetig optimiere. „Schon bald werden wir noch viel präzisere Vorhersagen treffen können“, so Gul. Gleichzeitig würden Aufwand und Kosten sinken.
Zunächst geht es aber auch hier, beim Genetic Age Test, darum, ein Patent anzumelden. Erst dann werden die Erkenntnisse unter Umständen publiziert. Vorerst können wir die Angaben der Test-Entwickler also nur glauben. Da die zugrunde liegende Methode von Steve Horvath aber schon gut beschrieben wurde, wissenschaftlich solide erscheint und zumindest in Tierversuchen von vielen Forschern auf der Welt schon mehrfach reproduziert werden konnte, erscheinen die Angaben aus dem Fraunhofer-Institut durchaus vertrauenswürdig.
Auch die Wissenschaft profitiert
Schon heute profitiert die Wissenschaft von dem neuen Test aus Hamburg und Schwerin. „Es gibt ein Projekt in der Fraunhofer-Gesellschaft, in dem wir uns genauer anschauen, welche Gene jene epigenetischen Marker regulieren, die besonders stark mit der Alterung korreliert sind“, sagt Sheraz Gul. Dann suche man in Datenbanken nach Substanzen, die die epigenetischen Veränderungen an diesen Stellen aufhalten oder bremsen würden. Auch wenn der Test keine kausalen Zusammenhänge misst, so ist es nicht unwahrscheinlich, dass die mehr oder weniger starke Aktivität zumindest mancher dieser Gene das Altern verändert. In die involvierten Stoffwechselprozesse könnten deshalb auch zukünftige Anti-Aging-Substanzen oder Medikamente gegen Alterskrankheiten eingreifen.
Rund um den Globus wird auch die von Steve Horvath entwickelte erste epigenetische Uhr inzwischen von vielen Arbeitsgruppen eingesetzt, um zu messen, welchen Einfluss bestimmte Lebensstilfaktoren auf die Geschwindigkeit unseres Alterns haben. Eine viel beachtete, wegen ihrer geringen Größe allerdings nicht allzu aussagekräftige Studie zeigt, in welche Richtung diese Forschung geht: Raphaëlle Chaix und Kollegen fanden Hinweise, dass Menschen, die regelmäßig meditieren, zumindest im höheren Alter etwas langsamer altern als nicht meditierende Menschen. Außerdem werden die Meditierenden offenbar umso langsamer älter, je länger sie die Technik bereits ausüben.
Steve Horvath hat die Zeiger der Lebensuhr gefunden
Vieles spricht dafür, dass Steve Horvath tatsächlich so etwas wie die Zeiger der Lebensuhr gefunden hat. Nicht wenige Experten gehen sogar davon aus, dass die systematischen epigenetischen Wandlungen sehr viel mehr als eine passive Folge des Alterns sind, wie Skeptiker noch immer vermuten. Epigenetische Veränderungen scheinen das Altern auch ein Stück weit zu steuern. Das hieße, es gebe nicht nur eine Korrelation zwischen Alter und Epigenom – was längst unbestritten ist und für die Messung des biologischen Alters genügen würde -, sondern auch einen kausalen Zusammenhang. Ob das stimmt, und ob man damit womöglich Zugriff auf einen potenziellen Jungbrunnen erhält, ist eine der spannendsten Fragen für die Zukunft der Alternsforschung.
Schon heute ist klar, dass alle Forscher:innen, die sich mit der biologischen Entwicklung, mit der Ausdifferenzierung oder Zurückprogrammierung von Geweben und Zellen, aber auch mit deren Entartung zu Krebs beschäftigen, die epigenetische Uhr mit Freuden einsetzen werden. Man weiß inzwischen zum Beispiel, dass Krebszellen biologisch um Jahre bis Jahrzehnte gealtert sind. Gelänge es, sie zu verjüngen, würden sie vielleicht auch wieder angreifbarer.
Die gravierendsten Folgen für uns persönlich dürfte die neue Methode aber tatsächlich in dem Moment haben, wenn wir sie auf uns selbst anwenden. Sie verrät uns etwas, was wir vielleicht gar nicht so genau wissen wollen. Wie alt sind wir wirklich? Wie lange haben wir noch zu leben? Sind wir gesund? Leben wir überhaupt auf die richtige Weise – was auch immer das sein mag?
Selbstverständlich darf niemand zu der Analyse gezwungen werden. Wer den Test macht, erfährt ohnehin wenig konkretes. Aber das Resultat rührt an etwas ganz Grundsätzlichem: Das biologische Alter gibt uns Hinweise darauf, ob das Leben auf einem eher guten oder auf einem weniger guten Gleis verläuft. Diese Kenntnis kann uns helfen, uns in eine positive Richtung zu verändern, Weichen umzustellen. Oder sie kann uns bestätigen, weiterhin einen gesunden Lebensstil zu führen. Sie könnte uns aber auch motivieren, ungesunde Gewohnheiten abzustellen, etwa mit dem Rauchen aufzuhören, Hilfe im Kampf gegen starkes Übergewicht zu suchen oder sich beispielsweise beim Alkoholkonsum zu mäßigen.
Und wie alt bin ich nun?
An diesem Punkt komme ich nun endlich zu meinem eigenen Test zurück. Um ehrlich zu sein: Meine Sorge, ich könne deutlich älter sein als gedacht, war anfangs gering. Ich rauche schon seit Ewigkeiten nicht mehr, treibe sehr viel Sport, schlafe meist ausreichend und erholsam, bin normalgewichtig, und meine Familie und ich kochen abwechslungsreich mit frischen, noch nicht weiterverarbeiteten Lebensmitteln. All das sind wichtige, das Altern bremsende Lebensstilfaktoren. So viel ist längst bekannt.
Aber es gibt natürlich auch noch eine Menge anderer Faktoren: Der streng erbliche Text der Gene spielt im Alterungsprozess zu etwa zwanzig Prozent eine Rolle, der Zufall mischt ebenfalls mit. Nicht zu vergessen sind auch Einflüsse wie Dauerstress und Krankheiten sowie die Prägung im Mutterleib und in der frühen Kindheit, vielleicht sogar epigenetisch vererbte Anpassungen der Vorfahren. Es gibt wohl kaum ein komplexeres Merkmal als die Lebenserwartung.
Entsprechend hart würde mich ein negatives Resultat treffen. Ich mache doch schon so viel richtig? Wieso spielt mir das Schicksal diesen Streich? Zum Glück weiß ich auch, dass Gesundheit ein Prozess ist, den ich jederzeit beeinflussen kann – auch noch nach einem unerfreulichen Testergebnis. (Immerhin habe ich darüber ein ganzes Buch geschrieben: Gesundheit ist kein Zufall.) Also entschied ich mich für den Test. Ein negatives Resultat würde mich motivieren, mehr zu tun. Davon schien ich überzeugt. Aber ganz sicher war ich mir an diesem Punkt natürlich nicht.
Umso besser, dass es nicht so weit kam. Als ich den Ergebnisbericht erhalte, sind Freude und Erleichterung groß. Ich habe den fünfzigsten Geburtstag viel zu früh gefeiert, denn biologisch betrachtet, war ich damals erst 45. Im Ergebnisbericht steht: „Ihr Genetic Age lautet 49 Jahre – minus 5 Jahre Unterschied gegenüber Ihrem kalendarischen Alter von 54 Jahren.“ Ich altere rund zehn Prozent langsamer als der im gleichen Jahr geborene Durchschnittsdeutsche. Mache ich so weiter, spricht einiges dafür, dass ich auch zehn Prozent älter werde.
Sehr wahrscheinlich läuft in meinem Leben also vieles richtig. Was für eine gute Nachricht! Sie unterstützt mich ungemein, in Sachen Gesundheit dranzubleiben – einfach weiter zu machen mit meinem teilweise etwas anstrengenden Lebensstil. Es fällt ja nicht an jedem Morgen leicht, sich aufzuraffen und eine Runde laufen zu gehen oder an so manchem Abend das Dessert wegzulassen oder keinen Alkohol zu trinken.
Der Ergebnisbericht ist mangelhaft
Doch es gibt ein Problem: Menschen, die mit der Materie weniger gut vertraut sind als ich, werden den Bericht nicht richtig interpretieren können. Es gibt leider keinen Hinweis auf die Genauigkeit. Nirgends steht, dass die Angabe des biologischen Alters mit einer gewissen statistischen Unsicherheit nur für einen Bereich von plus/minus 2,5 Jahren rings um den angegeben Wert gilt. Ich weiß, dass ich laut Test nicht biologisch 49 Jahre alt bin, sondern irgendwo im Bereich zwischen 46,5 und 51,5 Jahren. Warum der Testanbieter das Resultat seinen Kunden nicht auf diese, sehr viel ehrlichere Art präsentiert, verstehe ich nicht. Es kann doch kaum sein, dass sie ihre Zielgruppe derart unterschätzt, dass sie ihr diese Wahrheit nicht zumuten möchte? Immerhin gelobt die Firma an diesem Punkt Besserung, wie ich auf Nachfrage erfahre. Die Ergebnisberichte sollen demnächst überarbeitet werden.
Kaum ernst zu nehmen ist der zweite Teil des Ergebnisberichts. Parallel zur Abgabe der Speichelprobe sollte ich auf der Webseite der Firma ein paar Fragen zu meinem Lebensstil beantworten. Aus den Antworten konstruierte diese nun etwas, was mir als „die Ursachen für Ihr Ergebnis“ verkauft wird. Das ist haarscharf unseriös, auf jeden Fall fragwürdig. Die Analyse beschränkt sich auf sehr allgemeine Angaben zu den Themenkomplexen Ernährung, Umwelt und Gesundheit. Für jede Rubrik werden mit Bezug auf meine Antworten ein paar vermeintlich negative und positive Einflüsse aufgelistet. Hinzu kommt pro Rubrik ein simpler, scheinbar wahlloser, nicht individualisierter Tipp, wie ich mein Alterungstempo verlangsamen kann.
Bei der Präsentation der Testergebnisse besteht also noch großer Nachholbedarf, vor allem angesichts des hohen Preises von rund 200 Euro . Aber das ändert nichts daran, dass es sich um ein wichtiges Angebot für all jene Menschen handelt, die schon immer eine Antwort auf diese unerhört komplexe und persönliche Frage suchten: Bin ich wirklich so jung, wie ich mich fühle? Bei mir persönlich passen Ergebnis und Gefühl jedenfalls ganz gut zusammen.
Was aber mache ich nun mit dem Resultat? Ändert es mein Leben? Wahrscheinlich nicht, zumal es ja positiv ist. Ich bin froh über die jetzige Situation. Aber ich weiß auch, dass sich die Umstände jederzeit ändern können. Und ich weiß, da existiert auch noch dieser verdammte Faktor Zufall. Vielleicht nicht in Sachen Gesundheit: Diese ist ein Prozess, den ich ein Stück weit selber steuern kann. Aber bestimmt in Sachen Krankheit, die nach meinem Verständnis nicht das Gegenteil oder die Abwesenheit von Gesundheit ist, wie es viele Mediziner behaupten.
Ich werde weiter hart daran arbeiten, den Gesundheitsprozess in die richtige Richtung zu lenken. Ich bin ja nun bestätigt darin, dass ich so mein Altern bremse. Damit verringere ich auch die Wahrscheinlichkeit, mit der das zufällige Ereignis Krankheit auftritt. Sollte mir das weiterhin gelingen, dann feiere ich meinen sechzigsten Geburtstag auch noch nicht in sechs Jahren – sondern erst in elf.
Dieser Beitrag ist zuerst bei RiffReporter im Projekt Erbe&Umwelt erschienen und wurde als 4. Teil der Epigenetik-Serie für unseren Blog in einer autorisierten, leicht gekürzten Version übernommen.
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