Was ist der aktuell entdeckte Telomerase-Aktivator Cycloastraganol?

1985 entdeckten Greider et al. erstmals die Telomerase. Dieses neuartige Enzym fügt DNA-Wiederholungen an die Enden der Chromosomen an und erhält so die Telomerlänge aufrecht. Die Telomerase ist ein Ribonukleoproteinkomplex, dessen katalytischer Kern aus TERT und TERC besteht, wobei TERT die Schlüsselrolle bei der Regulation der Telomeraseaktivität spielt. Mit jeder Zellteilung verkürzt sich die Telomerlänge. Erreicht sie einen kritischen Wert, werden DNA-Schadenssignale ausgelöst, was zu einem verkürzten Zellzyklus und einer Reihe von Gewebeerkrankungen führt, die durch kurze Telomere gekennzeichnet sind.

Im Jahr 2010 arbeitete das amerikanische Unternehmen Geron mit der Hong Kong University of Science and Technology an einem Forschungsprojekt zur Untersuchung von Telomerase-Aktivatoren zusammen. Dabei wurde festgestellt, dassCycloastraganolEs kann die Telomeraseaktivität aktivieren und die Telomerverlängerung induzieren. Diese Entdeckung förderte aktiv die Entwicklung von Telomerase-Aktivatoren. Fortschritte in der Forschung und der Entwicklung verwandter Produkte auf Basis von Astragalusalkohol wurden erzielt. Cycloastragenol (CAG) ist derzeit der einzige bekannte Telomerase-Aktivator unter den Naturprodukten. Es kann die Telomerverkürzung effektiv bekämpfen und besitzt pharmakologische Wirkungen wie Anti-Aging, Anti-Apoptose, Anti-Fibrose, Immunregulation, Förderung der Zellproliferation und Wundheilung. Dadurch hat es potenzielle therapeutische Wirkungen bei Erkrankungen, die mit Telomerfunktionsstörungen einhergehen.

Cycloastragenol und Alterung

Telomere
Telomere sind spezielle Strukturen an den Enden der Chromosomen, die diese schützen und sich bei der Chromosomenreplikation und Zellteilung verkürzen. Mit der Verkürzung der Telomere altern auch die Zellen.

Telomerase
Telomerase kann Telomere synthetisieren, um deren Länge und Struktur zu stabilisieren und so die Chromosomen zu schützen und die zelluläre Alterung zu verzögern.

Anti-Aging: Ein Telomerase-Aktivator, der durch die Erhöhung der Telomeraseaktivität und die damit einhergehende Verzögerung der Telomerverkürzung einen Anti-Aging-Effekt entfaltet.

Telomere sind Schutzkappen an den Enden der Zellchromosomen, die diese während der Zellteilung vor Schäden schützen. Mit jeder Zellteilung verkürzen sich die Telomere, bis ein kritischer Punkt erreicht ist, an dem die Zellen altern oder absterben. Das Enzym Telomerase kann die Telomere verlängern, wodurch sich die Lebensdauer der Zellen auf natürliche Weise erhöht.

Altern ist ein unvermeidlicher Teil des Lebens; dennoch erforschen Wissenschaftler verschiedene Behandlungsmethoden, um einige der Auswirkungen des Alterns zu vermeiden, darunter auch die Anwendung von Senolytika. Senolytika sind Substanzen, die alternde Zellen eliminieren und nachweislich die Auswirkungen des Alterns reduzieren. Eine neue Studie deutet darauf hin, dass Cycloastraganol Anti-Aging-Wirkungen besitzt.

Die in China durchgeführte und im International Journal of Molecular Sciences veröffentlichte Studie untersuchte alternde menschliche Zellen und Mäuse mit strahleninduzierter Seneszenz. Cycloastragenol reduziert die Anzahl alternder Zellen, ohne nicht-seneszente Zellen zu beeinträchtigen. Die Behandlung mit Cycloastragenol verringert zudem die Menge an Proteinen in alternden Zellen, die für Zellwachstum und -überleben notwendig sind. Darüber hinaus hemmt es Zellbewegungen, die mit altersbedingten Entzündungszellen und -prozessen in Zusammenhang stehen. Bei älteren Mäusen, die mit Cycloastragenol behandelt wurden, wurden weniger alternde Zellen und eine Verbesserung altersbedingter körperlicher Funktionsstörungen festgestellt.

Cycloastragenol reduziert alternde Zellen

Seneszenz ist ein bekanntes Kennzeichen des Alterns. Forscher haben jedoch herausgefunden, dass die Eliminierung seneszenter Zellen und ihrer entzündungsfördernden Signalmoleküle altersbedingten Erkrankungen vorbeugen und diese in manchen Fällen sogar rückgängig machen könnte. In dieser Studie behandelten Forscher menschliche Zellen mit Cycloastraganol und stellten fest, dass es seneszente Zellen effektiv eliminierte, ohne nicht-seneszente Zellen zu beeinträchtigen. Darüber hinaus waren zelluläre Marker seneszenter Zellen nach der Cycloastraganol-Behandlung signifikant reduziert.

Frühere Studien haben gezeigt, dass der PI3K/AKT/mTOR-Signalweg – ein Signalweg, der an Zellwachstum und -überleben beteiligt ist – an Entzündungsprozessen beteiligt ist, die von alternden Zellen initiiert werden und die Seneszenz umliegender Zellen fördern. Die Forscher fanden heraus, dass Cycloastragenol die Proteine ​​dieses Signalwegs reduziert, was darauf hindeutet, dass die Substanz durch Blockierung des PI3K/AKT/mTOR-Signalwegs die Alterung verlangsamen könnte. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass Cycloastragenol die Fähigkeit alternder Zellen verringert, die Seneszenz durch die Freisetzung von Entzündungsmolekülen, Wachstumsfaktoren und Immunmodulatoren zu fördern. Dies steht im Einklang mit der Annahme, dass eine Reduzierung der PI3K-, AKT- und mTOR-Signalwege die seneszenzfördernden Effekte in umliegenden Zellen verringern kann.

Cycloastragenol gehört zu den Triterpensaponinen und wird hauptsächlich durch Hydrolyse von Astragalosid IV gewonnen. Es besitzt ein relativ niedriges Molekulargewicht und eine starke Lipophilie, was die Biofilmpenetration und die gastrointestinale Absorption begünstigt und somit zu einer besseren Bioverfügbarkeit führt. Die Wirksamkeit von Cycloastragalinol
1. Behandlung von Hirnschäden
2. Verbesserung der Leberfibrose
3. Behandlung der Osteoporose
4. Anti-Aging-Effekt
5. Verzögern Sie die Zellalterung.

Warum ist die Synthese von Cycloastraganol notwendig?

① Cycloastraganol hat verschiedene pharmakologische Wirkungen, wie die Hemmung der Apoptose von Gehirnzellen und der Neuroinflammation während einer zerebralen Ischämie sowie die Aufrechterhaltung der Blut-Hirn-Schranke.
② Cycloastragenol ist die einzige bisher entdeckte niedermolekulare Terpenverbindung mit Telomeraseaktivität und kann neurodegenerative Erkrankungen behandeln.
③ Es hemmt die Myokardfibrose und stärkt die Antitumorimmunität. Es ist ein beliebtes Molekül in der Forschung und Entwicklung von Anti-Aging-Medikamenten.

Bestehende Probleme

Der Gehalt an Cycloastraganol in Astragalus membranaceus ist sehr gering und die direkte Gewinnung schwierig. Die gängige Strategie zur Cycloastraganol-Herstellung basiert auf der Extraktion aus traditionellen chinesischen Heilpflanzen, wobei hauptsächlich Astragalosid IV aus Astragalus membranaceus umgewandelt wird. Das heißt, Astragalosid IV wird durch Anzucht und Gewebekultur von Astragalus gewonnen und anschließend mittels Acidolyse, Smith-Abbau, enzymatischer und mikrobieller Hydrolyse in Cycloastragalosid überführt. Diese Herstellungsverfahren sind jedoch kostspielig, umweltschädlich, die Trennung und Reinigung sind aufwendig und daher nicht anwendungs- und marktgerecht. Aus diesem Grund konzentriert man sich zunehmend auf die künstliche Synthese von Cycloastraganol.

Wie kann man synthetische Biologie zur Synthese nutzen? ---Synthetische Biologie

Synthetische Biologie bezeichnet die gezielte Entwicklung, Transformation und sogar Erzeugung von „künstlichem Leben“ mit unnatürlichen Funktionen unter Anwendung ingenieurwissenschaftlicher Prinzipien, also der Manipulation biologischer Prozesse. Im Allgemeinen wird sie mithilfe biologischer Methoden hergestellt.