Wie sich Zellen von RNA ernähren

Wissenschaftler haben entdeckt, dass Zellen RNA und ihren Bestandteil Uridin als alternative Energiequellen zu Zucker nutzen können. Zum Guten wie zum Schlechten, wie ihre Veröffentlichung in "Nature Metabolism" zeigt.

Jede Zelle enthält das genetische Material, das für die Aktivität des Organismus notwendig ist. Die RNA (Ribonukleinsäure) ist ein wichtiges Molekül für die Herstellung von Proteinen aus den Anweisungen in den Genen. Nun enthält jedes Nahrungsmittel, das von einem Lebewesen stammt, sei es pflanzlich (Obst und Gemüse), tierisch (Fleisch, Fisch) oder auch mikrobiell (Hefe im Brot), bis zu 20 % RNA.

Bisher wurde der RNA noch kein Nährwert zugeschrieben. In einer Studie, die am 17. Mai 2023 in der Fachzeitschrift Nature Metabolism veröffentlicht wurde, haben die Teams von Alexis Jourdain , Assistenzprofessor an der Abteilung für Immunbiologie der Fakultät für Biologie und Medizin (FBM) der Universität Lausanne (Schweiz) und der Universität Lausanne (Schweiz) die Bedeutung der RNA für die Gesundheit der Bevölkerung untersucht.Universität Lausanne, und Vamsi Mootha, Professor am Broad Institute des Massachusetts Institute of Technology (MIT) und der Harvard University, haben gezeigt, dass RNA und ihr Bestandteil Uridin von den Zellen als Zucker, d.h. als Energielieferant, verwendet werden.

Die Entstehung eines Fundes

In den Jahren vor seiner Ankunft an der Universität Lausanne im Jahr 2021 hat Alexis Jourdain am Broad Institute und an der Harvard University gearbeitet. Dort richtete der Stoffwechselspezialist seine Untersuchungen auf den Krebs und seinen so einzigartigen Stoffwechsel aus.

Glukose ist die bevorzugte Nahrung von Tumorzellen, aber was passiert, wenn man ihnen diese Energiezufuhr entzieht? Er führte ein groß angelegtes genetisches Screening mit Proben von fast 500 Tumoren aus 20 verschiedenen Krebsarten durch.

Wider Erwarten stellte sich heraus, dass die Enzyme, die für die Verdauung von RNA und Uridin durch die Zellen verantwortlich sind, für das Überleben der getesteten Zellen entscheidend sind, wenn der Zucker knapp wird. ’Ich versuchte also, meiner Krebszellkultur RNA hinzuzufügen, wenn keine Glukose vorhanden war. Einige Tage später bemerkte ich, dass sich die Zellen vermehrt hatten’, erinnert sich der Forscher. Es blieb nichts anderes übrig, als diese neue Spur alternativer Nährstoffe zu erforschen und ihre Funktionsweise zu entschlüsseln.

Eine ambivalente Energiequelle

In Lausanne richtet er die Arbeit seiner Forschungsgruppe auf den Energiestoffwechsel aus und beobachtet, dass Uridin und RNA vom Körper wie Zucker verwertet werden. Diese Entdeckung ist vor allem im Zusammenhang mit Immun- und Stoffwechselerkrankungen sowie Krebs von entscheidender Bedeutung. Joan Blanco-Fernández , der von der Thematik begeistert war, schloss sich dem Team an, um seine Doktorarbeit zu schreiben. Sehr schnell wird die Vervollständigung der Geschichte der RNA aus der Nahrung zu einem seiner Anliegen. Er validiert seine früheren Ergebnisse in Immunzellen von Mäusen und Menschen, sogenannten Makrophagen, die große Fressfeinde von Krankheitserregern sind.

Ich habe mich um den immunometabolischen Teil des Nachweises gekümmert", erklärt Joan Blanco-Fernández, Co-Erstautor des Manuskripts. Ich habe kleine Moleküle eingesetzt, die diesen Weg aktivieren oder hemmen, um die Ergebnisse in Makrophagen zu bestätigen." Die Arbeit der Wissenschaftler zeigt also zwei gegensätzliche Effekte der Verwendung von RNA als alternative Energiequelle auf. Auf der einen Seite ist die Versorgung von Krebszellen eine Gefahr für den Körper. Auf der anderen Seite ist die Versorgung des Immunsystems vorteilhaft, um sich gegen Angriffe zu verteidigen.

RNA und Uridin auf unserem Teller

Es war bereits bekannt, dass eine Ernährung, die reich an Uridin, dem Baustoff der RNA, ist, zu Krankheiten wie Diabetes und Fettleibigkeit führen kann. Der Mechanismus war jedoch noch unbekannt. Die Nutzung von Uridin und RNA als Zucker durch die Zellen bietet nun eine Erklärung. Und da wir täglich große Mengen an RNA zu uns nehmen, könnte diese Entdeckung für Ernährungswissenschaftler von Interesse sein. oeEs ist fast unmöglich, eine Ernährung ohne jegliche Spuren von genetischem Material zu haben. Um die Zuckeraufnahme zu beschränken, sollte man jedoch die Nahrungsmittel einschränken, in denen RNA reichlich vorhanden ist, z. B. fermentierte Lebensmittel (Brot, Bier), bestimmte Fleischsorten und Milch’, rät Alexis Jourdain, der letzte Autor des Artikels.

Krebs aushungern, um ihn zu bekämpfen

Auch für Onkologen könnte dies von Interesse sein. Die Idee wäre, den zuckerliebenden Krebszellen die RNA-reiche Nahrung zu entziehen, damit sie verhungern und sich nicht mehr vermehren können. Parallel dazu ist eine andere amerikanische Forschungseinheit zu denselben Schlussfolgerungen bei Bauchspeicheldrüsenkrebs gelangt. oeDas ist ein echter Glücksfall, denn diese Art von Tumoren war in unseren Experimenten nicht enthalten. Ihre Forschungen ergänzen unsere", freut sich Alexis Jourdain. Die beiden Studien eröffnen also einen neuen therapeutischen Weg zur Behandlung von Krebserkrankungen, indem sie auf diesen Mechanismus abzielen.

In den nächsten Jahren hoffen Alexis Jourdain und sein Lausanner Team, ein oder mehrere Moleküle aufzeigen zu können, die den von ihnen identifizierten biologischen Prozess hemmen. Mit der Unterstützung von Industrielaboren könnten diese Moleküle zu Medikamenten gegen Krebs, aber auch gegen Stoffwechselstörungen wie Fettleibigkeit oder gegen Erkrankungen des Immunsystems weiterentwickelt werden.