Forscher haben ein spezielles Protein aus Tardigraden isoliert, das menschliche Zellen vor DNA-Schäden durch Röntgenstrahlung schützen kann. Die nur 0,5 Millimeter großen Wasserbären (Tardigrada) sind für ihre extreme Widerstandsfähigkeit bekannt.
Extreme Überlebensfähigkeiten der Tardigraden
Tardigraden überstehen Bedingungen, die für die meisten Organismen tödlich wären. Wie Takekazu Kunieda von der Universität Tokio bestätigt, tolerieren sie Temperaturen von -273°C bis +100°C, Vakuum, hohen Druck und intensive Strahlung. Drei Hauptmechanismen ermöglichen diese Resistenz:
Erstens können Tardigraden bei Trockenheit 95% ihres Körperwassers abgeben und in einen Zustand der Kryptobiose verfallen. In dieser Form als „Tun“ überdauern sie Jahre, bis sie bei Wasserzugabe wieder aktiv werden. Dieser Mechanismus schützt sie auch im Weltraumvakuum.
Zweitens überstehen sie tiefste Temperaturen nahe dem absoluten Nullpunkt. Der geringe Wassergehalt im Tun-Zustand verhindert Eiskristallbildung, die Zellen zerstören würde.
Drittens widerstehen sie Strahlendosen, die für andere Lebewesen tödlich sind. Bisher vermuteten Forscher, dies läge an besonders effizienter DNA-Reparatur. Neue Erkenntnisse zeigen jedoch einen anderen Mechanismus.
Das Dsup-Protein und seine Wirkung in menschlichen Zellen
Takuma Hashimoto aus Kuniedas Team identifizierte das Tardigraden-spezifische Protein Dsup (Damage Suppressor), das direkt an DNA bindet und sie physikalisch abschirmt. Im Gegensatz zu bisher bekannten Mechanismen verhindert Dsup Strahlenschäden bereits im Vorfeld statt sie nachträglich zu reparieren.
In Laborexperimenten fügten die Forscher das Dsup-Gen in menschliche Zellkulturen ein. Nach Röntgenbestrahlung zeigten diese Zellen 40% weniger DNA-Schäden als Kontrollzellen, bei normaler Teilungsfähigkeit. Allerdings traten die Unterschiede erst verzögert auf.
Weitere Studien ergaben, dass Dsup nicht universell wirkt. In Neuronen erhöhte es sogar DNA-Brüche. Die Wirkung hängt vom Zelltyp ab, was typisch für biologische Systeme ist. Dennoch bleibt Dsup wissenschaftlich interessant, da es einen neuartigen Schutzmechanismus darstellt.
Die Forschung steht noch am Anfang. Bisher wurden nur Zellkulturen untersucht, nicht lebende Organismen. Ob sich daraus medizinische Anwendungen entwickeln lassen, bleibt ungewiss. Die Ergebnisse zeigen jedoch, dass extreme Überlebensstrategien mancher Organismen neue Ansätze für den Strahlenschutz liefern können.
- Originalforschung: Universität Tokio, Takekazu Kunieda und Takuma Hashimoto