Grönlandwale: Langlebig dank DNA-Reparatur?

Grönlandwale können über 200 Jahre alt werden und sind damit die langlebigsten Säugetiere der Welt. Zudem sind sie weitgehend resistent gegen Krebs. Doch worin liegt ihr Geheimnis? Eine Studie zeigt nun, dass die Konzentration eines Proteins, das DNA-Schäden repariert, bei Grönlandwalen im Vergleich zu Menschen 100-fach erhöht ist. Übertrugen die Forschenden dieses Wal-Protein auf menschliche Zellen, blieben auch deren Genome deutlich stabiler. Bei Fruchtfliegen verlängerte es sogar die Lebensspanne. Das Forschungsteam hofft, die Mechanismen hinter der Langlebigkeit der Grönlandwale zukünftig auch für die menschliche Gesundheit nutzbar zu machen.

Krebs entsteht, wenn sich Mutationen in einer Zelle anhäufen und nach und nach wichtige Gene verändern, die beispielsweise das Zellwachstum, die Zellteilung und die DNA-Reparatur steuern. Beim Menschen sind etwa fünf bis sieben dieser schädlichen Mutationen erforderlich, bevor eine Zelle zur Krebszelle wird. Eigentlich müsste die Wahrscheinlichkeit für Krebserkrankungen bei großen, langlebigen Tieren wie Grönlandwalen höher sein. Schließlich besitzen sie mit ihrem Körpergewicht von über 80 Tonnen eine riesige Menge Zellen, die überdies sehr viel Zeit haben, um Mutationen anzusammeln. Doch stattdessen scheinen die Kolosse weitgehend resistent gegen Krebs zu sein – und liefern damit eine Fundgrube für die Krebsforschung.

Reparieren statt eliminieren

Um dem Geheimnis der Krebsresistenz auf die Spur zu kommen, hat ein Team um Denis Firsanov von der University of Rochester in New York zunächst untersucht, ob die Zellen der Grönlandwale womöglich mehr Mutationen anhäufen können, bevor sie entarten. Dazu sorgten die Forschenden in Gewebekulturen von Grönlandwalen und Menschen absichtlich für mehrere krebsfördernde Mutationen. „Unsere Hypothese war, dass die Zellen der Grönlandwale sechs oder sieben Schäden anhäufen können, bevor sie entarten“, sagt Firsanovs Kollegin Vera Gorbunova.

Doch die Ergebnisse zeigten das Gegenteil: „Überraschenderweise benötigten Fibroblasten des Grönlandwals weniger onkogene Mutationen für eine maligne Transformation als menschliche Fibroblasten“, berichtet das Team. Doch stattdessen sorgte eine andere Eigenschaft dafür, dass sich bei den Walen gar nicht erst Mutationen ansammeln können: „Die Zellen des Grönlandwals zeigten eine verbesserte Reparaturkapazität und -genauigkeit bei DNA-Doppelstrangbrüchen sowie niedrigere Mutationsraten als die Zellen anderer Säugetiere“, stellten die Forschenden fest. „Diese Strategie, bei der beschädigte Zellen nicht eliminiert, sondern zuverlässig repariert werden, könnte zur außergewöhnlichen Langlebigkeit und geringen Krebsinzidenz bei Grönlandwalen beitragen.“

Ein Protein als Reparatur-Turbo

Mit Hilfe von Genomdaten und molekularbiologischen Experimenten haben Firsanov und seine Kollegen daraufhin untersucht, welche zellulären Mechanismen für die außergewöhnliche Fähigkeit zur DNA-Reparatur der Grönlandwale verantwortlich sind. Dabei fiel ihnen besonders ein DNA-Reparaturprotein namens CIRBP auf, das bei Grönlandwalen viel häufiger vorkommt als bei Menschen: „Es gab noch einige andere DNA-Reparaturproteine, die bei Grönlandwalen in etwas höheren Konzentrationen vorkamen, aber CIRBP stach hervor, weil es in 100-fach höherer Konzentration vorhanden war“, sagt Gorbunova.

In weiteren Versuchen wiesen die Forschenden nach, dass das CIRBP der Grönlandwale auch in menschlichen Zellkulturen sowie in Tumoren bei Mäusen die genomische Stabilität fördert. Zudem manipulierten Firsanov und sein Team Fruchtfliegen genetisch so, dass ihre Zellen besonders viel CIRBP produzierten, und zwar sowohl in der menschlichen als auch in der Grönlandwal-Variante. Tatsächlich lebten die auf diese Weise veränderten Fruchtfliegen einige Tage länger als ihre Artgenossen aus der Kontrollgruppe. Zudem konnten sie radioaktiver Strahlung besser widerstehen – ein weiterer Hinweis darauf, dass CIRBP eine Schlüsselrolle bei der DNA-Reparatur spielt.

Übertragbar auf den Menschen?

Aus Sicht der Forschenden deutet die Entdeckung darauf hin, dass es möglich sein könnte, auch die menschliche Lebensspanne mit Hilfe von CIRBP zu verlängern. „Durch die Untersuchung des einzigen warmblütigen Säugetiers, das den Menschen überlebt, liefert unsere Arbeit Informationen über die Mechanismen, die eine solche Verlängerung der Lebensdauer ermöglichen, und unterstreicht die Bedeutung der Genomkonservierung für die Langlebigkeit“, sagt Gorbunova.

In weiteren Studien möchte das Team erforschen, welche Methoden dafür in Frage kommen könnten. „Sowohl die Steigerung der vorhandenen CIRBP-Aktivität des Körpers als auch die Zufuhr von mehr Protein könnten funktionieren“, sagt Gorbunova. Einen Ansatzpunkt könnte womöglich eine weitere Eigenschaft des CIRBP-Proteins liefern: Bei kühleren Temperaturen produzieren die Zellen mehr von dem Reparatur-Protein. „Was wir noch nicht wissen, ist, wie viel Kälteeinwirkung erforderlich wäre, um diese Reaktion beim Menschen auszulösen“, sagt Gorbunova.

Quelle: Denis Firsanov (University of Rochester, New York, USA) et al., Nature, doi: 10.1038/s41586-025-09694-5)

© wissenschaft.de – Elena Bernard