Das WIN-Kolleg

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linge jeweils in spezialisierte Zelltypen ausdifferenzieren können) zeitlebens die
Regeneration entsprechender Gewebe gewährleisten. So liegt es nahe zu postulie-
ren, dass insbesondere diese körpereigenen Stammzellen für das Altern des Gesamt-
organismus verantwortlich sind. Dabei gehen wir davon aus, dass die biologischen
Mechanismen des menschlichen Lebenszyklus weniger auf der zufälligen Akkumu-
lation von Fehlern im Zellstoffwechsel beruhen, sondern im Rahmen eines sinnvol-
len und determinierten „Alterungsprogramms“ in unseren Stammzellen vorgegeben
sind.Vor diesem Hintergrund untersuchen wir in unserem Projekt die molekularen
Mechanismen des Alterungsprozesses von adulten Stammzellen. Dabei stellen Blut-
stammzellen (HSC) und mesenchymale Stammzellen (MSC) zwei Typen multipo-
tenter adulter Stammzellen dar, die bereits seit Jahrzehnten erforscht werden und im
Rahmen von Blutstammzelltransplantationen erfolgreich für die Therapie verschie-
dener Erkrankungen eingesetzt werden. Unmittelbares Ziel des hier vorgestellten
Projektes ist es, altersbedingte Veränderungen in HSC und MSC aufzuklären und
anhand von mathematischen Modellen nachzuvollziehen. Im Zentrum steht dabei
die Hypothese, dass epigenetische Programmierungen in erheblichem Maße diese
Alterungsprozesse determinieren. Die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen
Kliniken (Medizinische Klinik V, Kinderklinik III), einer naturwissenschaftlichen
Forschungseinrichtung (DKFZ) und dem Institut für angewandte Mathematik
(Universität Heidelberg) erlaubt die Integration medizinischer, biologischer und
mathematischer Aspekte für eine umfassende Untersuchung aus verschiedenen
Blickwinkeln.
Warum altern wir?
Altern — das ist kein plötzliches Ereignis, sondern ein von der Geburt bis zum Tod
allmählich verlaufender irreversibler Prozess, sozusagen ein „biologisches Schicksal“,
das jedes höhere Lebewesen erfasst. Doch auch wenn die biologischen Mechanismen
von Alterungsprozessen immer wieder Gegenstand intensiver wissenschaftlicher
Untersuchungen sind, konnten die genauen Regulationsmechanismen des Alte-
rungsprozesses bisher noch nicht endgültig geklärt werden. Dabei scheinen sie doch
insbesondere durch Veränderungen in den adulten Stammzellen hervorgerufen zu
werden. Eine Theorie geht davon aus, dass die während des Lebens auf den Körper
einwirkenden äußeren Einflüsse zu Verschleiß- und Vergiftungserscheinungen
führen. Zudem wird vermutet, dass die einzelnen Zell- und Gewebebestandteile im
Laufe der Zeit an Funktionsfähigkeit einbüßen, was zu einer verringerten Belastbar-
keit der Gewebeverbände führt. Eine Ursache hierfür scheint die zufällige Ansamm-
lung von Fehlern im Zellstoffwechsel zu sein. Eine andere Hypothese postuliert, dass
das Altern und letztendlich der Tod im „genetischen Programm“ jeder Körperzelle
bereits fest verankert sind im Sinne eines sinnvollen Mechanismus.
Adulte Stammzellen und Alterung
Regenerationsvorgänge werden lebenslang durch gewebsspezifische Stammzellen
bewerkstelligt. Solche Stammzellen zeichnen sich durch die duale Fähigkeit aus, sich