补充“年轻”的干细胞意义何在?《Nature Aging》:“年老”的干
来源:    发布时间: 2022-11-18 18:26   406 次浏览   大小:  16px  14px  12px

前言 /    

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尽管可以通过皱纹、体态等表面迹象来判断衰老,但要弄清楚是导致衰老的真正原因,一直众说纷纭。美国贝勒医学院的研究人员发现,一种称为“隐性转录”(染色质调控)的细胞现象在老年的哺乳动物的干细胞中频繁发生。这是否也表明,年纪大了,干细胞就不中用了呢?

 

202182日,美国贝勒医学院党巍巍课题组在《自然衰老》杂志上发表题为Altered chromatin states drive cryptic transcription in aging mammalian stem cells的报告说,哺乳动物的细胞自身存在一种神秘转录的内在机制,研究结果表明,控制“隐性转录”可能具有延寿的作用。

 

 

图片来源:自然衰老杂志

 

在之前的研究中,研究者发现酵母和蠕虫的细胞中的“隐性转录”不仅是衰老的标志,也是衰老的诱因,”通讯作者贝勒大学分子和人类遗传学助理教授、赫芬顿衰老中心的Weiwei Dang 博士说。“减少生物体中这种“异常转录”的发生可能是一种延长寿命的绝佳策略。”

 

隐性转录干扰细胞正常生命周期/

 

蛋白质生产的第一步就是基因转录,它始于称为启动子的DNA上的特定位置。这是蛋白质编码基因开始转录成RNA的地方,RNA 最终被转译成蛋白质。基因转录是一个程序化的细胞过程,但随着细胞老化,调控机制会逐渐失控。

 

启动子有一个特定的DNA序列,可以识别转录过程的起点,通常位于实际蛋白质编码序列之前,”Dang解释说。“但是类似启动子的序列确实存在于其他位置,包括沿着实际的蛋白质编码序列,它们能转录并产生更短的转录,称为“隐性转录”。在这里我们研究了隐性转录是否随着哺乳动物的年龄增长而增加,以及在这种现象中涉及的潜在机制。”

 

该团队将哺乳动物的干细胞作为研究对象,干细胞已被证明在机体衰老的过程中发挥着重要作用。他们采用了检测“隐性转录”的方法,以确定这种转录在小鼠、人类干细胞和培养细胞中的水平。

 

来源:论文数据

 

不出所料,与年轻的干细胞相比,年长的干细胞发生了更多的“隐性转录”。接着研究人员在其他的衰老细胞中,发现在跨越组织的大多数细胞中,这种隐性转录也随着年龄的增长而愈发频繁。

 

“总而言之,我们的研究结果证实,隐性转录的频发发生是哺乳动物及人类衰老的标志,”Dang说。

 

年轻细胞具有防止“隐性转录”的机制。在衰老的哺乳动物细胞中,研究人员发现一种这样的机制,包括限制对染色质(构成染色体的物质)的访问,导致其失败,促进了神秘转录的产生。

 

研究团队表示,目前还尚不清楚升高的“隐性转录”是如何加剧衰老,但越来越多的证据表明它对哺乳动物有害,未来的研究方向可能会针对如何减少隐性转录以延缓衰老。

 

细胞层面认知衰老/

 

我们对“变老”这个词很熟悉——经常以白头发、皱纹、老花镜…这些表观现象来判断衰老,上述研究从分子微观视角,表明了导致人体及其他哺乳动物衰老的细胞内在的衰老机制,证实了年轻细胞与衰老细胞的差异所在。

 

小编在早期的推文中经常从细胞层面阐述如何理解和预防衰老。细胞衰老,一般认为指的是,随着时间推移,细胞对压力和其他细胞损伤的抵抗力逐渐下降,导致细胞功能逐渐丧失、活率下降。

 

DNA损伤是导致衰老的主要诱因,我们身体的大部分细胞都有细胞核,而DNA就在细胞核内,但这些DNA有时会被损伤,损伤的原因可能是外源的(如电离辐射或化疗药物暴露),也可能由内源的活性氧自由基导致。正常情况下,DNA在受损的时候会有一套修复的机制,但是有些损伤不可逆,或者没有被修复好,就会一直存在,久而久之就导致细胞功能的丧失。

 

成人型早老症(Werner syndrome)就是一个很典型的例子,患者的DNA受损,导致产生有缺陷的解旋酶。解旋酶在参与每一次DNA复制、转录、重组,因此对于细胞的复制和修复都至关重要,所以可以想象,如果解旋酶受损,DNA受到的损伤就会迅速积累,这将导致DNA的提早衰老。这也与贝勒医学院课题组的观点不谋而合。

 

再则,倘若自身的细胞自身损伤难以修复,加之体内新生的细胞数量随年龄增长而下降,无疑是雪上加霜。

 

 

来源:细胞生理学杂志

 

有了这一层认识后,科学家们正在逐步试图从根本上解决这一问题。干细胞疗法就是其中的一个尝试方向。

 

干细胞是身体的原材料--所有其他具有特殊功能的细胞都是由它产生的。在身体或实验室的适当条件下,干细胞会分裂形成更多的细胞,称为种子细胞。

 

这些种子细胞要么成为新的干细胞(自我更新),要么成为具有更具体功能的专门细胞(分化),如血细胞、脑细胞、心肌细胞或骨细胞。

 

 

 

大量的研究发现,干细胞可以在体外被诱导成为特定的细胞,可用于再生和修复人们患病或受损的组织,这就是为什么我们人体在一些受伤的情况下伤口自己会愈合。而同时,又因为干细胞具有极强的分化潜力,会对所处的环境会相应的形成不同的反应,科学家们寄希望于使用干细胞来培育新的组织进行治疗,或用于移植和再生医学。

 

未来可能受益于干细胞疗法的人包括脊髓损伤、1型糖尿病、帕金森病、肌萎缩侧索硬化症、阿尔茨海默氏病、心脏病、中风、烧伤、癌症和骨关节炎患者。

 

大胆畅想,干细胞可能能在未来真实有效的如此前推文《理解细胞与衰老,才能更好的抗衰老》中所说的那样,延长人类的健康寿命。

 

总之,生命科学领域仍有广阔探索空间的领域等待我们去发掘,了解的越多,就越有机会把握未来,掌控健康人生。