mTOR.

aus Der Standard, Wien, 14. 4. 2014                               mTOR

"Der Körper ist jederzeit bereit, Zellen zu opfern"

David Sabatini hat den Generalschlüssel der Zellbiologie entdeckt - Das Protein steuert das Wachstum des Körpers - und beeinflusst diverse Krankheiten.

von Robert Czepel

STANDARD: Aus wie vielen Zellen besteht unser Körper?

Sabatini: Die Zahl ist enorm. Es sind 10 hoch 14 Zellen, also 100 Billionen.

STANDARD: Wie ist es möglich, dass 100 Billionen Zellen so klaglos zusammenarbeiten und jede einzelne weiß, was sie zu tun hat?

Sabatini: Das ist eine der zentralen Fragen der Biologie. Es ist angesichts dieser Komplexität schwer vorstellbar, dass sämtliche Zellen autonome Entscheidungen treffen. Es muss daher so etwas wie Zentralsysteme geben - Gewebe, die Signale aus der Umwelt empfangen, an den Rest des Körpers weiterleiten und den Zellen sagen, was sie zu tun haben. Die Forschung zeigt: Es gibt Hunderte solcher Gewebe, und sie arbeiten in konzertierter Form zusammen - mit allem, was man braucht, um das ganze System stabil zu halten: Rückkoppelungsschleifen, Redundanz und eine robuste Architektur. Der Körper ist auch jederzeit bereit, Zellen zu opfern. Zelltod ist eine alltägliche Angelegenheit. Mit Ausnahme von Hirn und Herz gilt: Wenn es irgendwo Probleme gibt, werden die Zellen getötet, nicht repariert.

STANDARD: Wo im Körper liegen diese Zentralsysteme?

Sabatini: Ein gutes Beispiel ist die Bauchspeicheldrüse. Sie gibt Insulin ab und teilt damit allen Zellen mit, dass der Körper mit Nahrung versorgt wurde. Manche liegen im Gehirn, etwa der Hypothalamus, andere im Magen, im Verdauungstrakt etc.: Es gibt vermutlich kein Gewebe, das nicht so ein zentrales System besitzen würde. Selbst Fettgewebe kann Signale empfangen und an den Rest des senden.

STANDARD: Was "spürt" das Fettgewebe?

Sabatini: Es kann den Ernährungszustand des Körpers wahrnehmen und es sendet spezielle Proteine, sogenannte Adipokine, in den Körper, um mit anderen Geweben Kontakt aufzunehmen.

STANDARD: Sie haben bereits als Student eine wichtige Entdeckung gemacht: Sie fanden einen Signalweg in Zellen namens "mTOR". Wie kam es dazu, und was tut die Zelle damit?

Sabatini: Die Entdeckung war ein bisschen unorthodox. Wir haben damals einen Wirkstoff namens Rapamycin untersucht. Er wird in der Natur von Bakterien hergestellt, um damit Pilze zu bekämpfen. Diese Bakterien wurden auf der Osterinsel entdeckt, die von den Einheimischen Rapa Nui genannt wird - daher der Name des Wirkstoffes. Rapamycin hat jedenfalls ganz viele verschiedene Wirkungen auf den Körper, nur wussten wir zunächst nicht, wie es das tut - bis wir herausgefunden haben, dass diese Wirkungen alle mit ein und demselben Eiweißstoff zu tun haben: Rapamycin blockiert das Protein mTOR.

STANDARD: Was folgt aus dieser Blockade?

Sabatini: mTOR ist einer der Hauptsensoren des Körpers bei der Entscheidung: Wachsen oder Nichtwachsen? Beziehungsweise: Soll sich der Organismus in einen katabolen Zustand begeben, also Zellbestandteile abbauen? Oder soll er sich in einen anabolen Zustand begeben, also Substanz aufbauen? Um es einfach zu sagen: Muskelzuwachs ist anabol, Hungern ist katabol. Und mTOR ist so etwas wie ein Hauptschalter, der sämtliche Informationen bezüglich dieser Entscheidung bündelt.

STANDARD: mTOR ist laut Studien mit so verschiedenen Krankheiten wie Diabetes, Fettsucht, Depression und Krebs verknüpft. Wie ist das möglich?

Sabatini: Das scheint auf den ersten Blick überraschend, doch wir beginnen es immer mehr zu verstehen, warum mTOR eine so weite Wirkung hat. Wenn Zellen sich für den Auf- oder Abbau von Bestandteilen entscheiden, dann sind davon alle möglichen Substanzen betroffen, wie etwa Lipide, Proteine, RNA. Und diese Moleküle spielen bei den erwähnten Krankheiten eine Schlüsselrolle. Das Ganze wird verständlicher, wenn Sie nicht an Menschen, sondern an Tiere denken. Jeder physiologische Vorgang ist davon abhängig, ob das Tier zuvor gefressen hat oder nicht, ob das Tier Fett ansetzt, ob es fruchtbar ist, ob es schnell laufen kann, seine Körpertemperatur und seine Darmbewegungen - all das ist vom Ernährungszustand abhängig. Und ein Molekül wie mTOR, das den Ernährungszustand reguliert, muss eigentlich auf so gut wie alles Einfluss haben.

STANDARD: Wie ist das bei Depressionen?

Sabatini: Auch hier spielt der Auf- und Abbau von Verbindungen zwischen Nervenzellen eine Rolle, wobei das Gehirn sicher ein ganz spezielles Organ ist. Wenn ein Tier hungert, schrumpfen alle Organe, nur das Gehirn nicht. Mit gutem Grund: Sobald die Gehirnmasse abgebaut wird, gibt es keinen einfachen Weg zurück.

STANDARD: Eignet sich mTOR angesichts dieser umfassenden Funktion für Therapien? Es zu blockieren würde vermutlich den Tod des Patienten bedeuten.

Sabatini: Ohne Zweifel, ohne mTOR würden Tiere oder Menschen sterben - und an einer Überdosis ebenso. Aber man kann die Aktivität des Proteins für Therapien auch regulieren - gerade so viel, dass sich das System in ein neues Gleichgewicht begibt. Das ist bei vielen Medikamenten so. Übrigens gibt es bereits viele Therapien, die an mTOR ansetzen. Rapamycin wird zum Beispiel zur Verhinderung einer Organabstoßung bei Transplantationen eingesetzt.

STANDARD: mTOR scheint auch die Alterung zu beeinflussen. Ist das gesichert?

Sabatini: Ja, hierzu gibt es recht gute Daten. Wenn man mTOR durch Rapamycin ein bisschen hemmt, wird dadurch ein Zustand nachgeahmt, der sich normalerweise durch verminderte Kalorienaufnahme einstellt. Das wirkt lebensverlängernd. Die Frage ist: Warum ist das so? Es gibt noch keine definitive Antwort, möglicherweise lautet die Erklärung: Der Körper wird dadurch in einen katabolen Zustand gedrängt, er muss Struktur abbauen und neu zusammensetzen. Vielleicht erwirkt das eine gewisse Verjüngung.

STANDARD: Wäre es möglich, Rapamycin zu schlucken, um Alterung zu verhindern?

Sabatini: Ich könnte mir vorstellen, dass das manche Leute tun. Nur sollte man sich bewusst sein, dass der Wirkstoff Nebenwirkungen hat. Rapamycin schwächt das Immunsystem, was zweifelsohne ein Problem ist. Bis solche Anwendungen bei Menschen zugelassen sind, dauert es noch lange.

STANDARD: Auch Koffein soll auf mTOR eine hemmende Wirkung haben. Ist das so?

Sabatini: Bei der Hefe gibt es sehr gute Belege dafür. Dass das auch für Säugetiere gilt, ist möglich, aber nicht sicher. Die Altersforschung ist ein kontroversielles Gebiet mit vielen Meinungen.

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David Sabatini (46) ist Professor am Whitehead Institute sowie am MIT. Kürzlich hielt er an der Österreichischen Akademie der Wissenschaften die Landsteiner-Lecture.