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Cell重大突破:研究人員用干細胞基因使衰老小鼠“返老還童”

日期:2016-12-19 08:57:49

 干細胞可以產(chǎn)生其他類型的身體細胞,但它們還有一個驚人的能力——保持年輕。現(xiàn)在,研究人員已經(jīng)利用這種能力來延長小鼠的壽命,并修復了它們的一些組織,相關研究結果發(fā)表在1215日的《Cell》雜志。雖然這種方法在人類身上不起作用,但這可能帶來某種方法,在我們變老的時候,使我們的身體保持活力。

 

斯坦福大學醫(yī)學院的基因組科學家Howard Chang沒有參與這項研究,但是他說:“這是一項精彩的研究成果。這項研究強調了一個觀念,即衰老不僅僅是一個被動過程,我們可以通過干預改變這個結果。”

 

像我們的頭發(fā)和皮膚一樣,我們的染色體顯示著我們的年齡。染色體攜帶分子附件,稱為表觀遺傳標記,可幫助控制緊密的DNA如何盤繞,以及活性基因是如何被激活的。隨著年齡的增長,這些標記會發(fā)生變化,可能會弄亂使我們細胞保持工作的精確協(xié)調的基因活性模式。

 

然而,表觀遺傳修飾并不是永久的。通過打開幾個通常只在胚胎中活躍的基因,研究人員可以“重編程”成年體細胞轉化為干細胞。該過程使表觀遺傳標記返回到它們的“青春設置”,使甚至老年的細胞“返老還童”。在2011年的一項研究中,科學家們在實驗室重編程了來自101歲老人的細胞,重置了他們的表觀遺傳標記,并調整了他們的新陳代謝。但是,這種染色體重新啟動能在實驗室培養(yǎng)皿以外提供類似的好處嗎?

 

為了弄清這一點,索爾克研究所的發(fā)育生物學家Juan Carlos Izpisú Belmonte和他的同事,在實驗室中對小鼠進行了轉基因修飾,使其通過打開四個關鍵基因來響應抗生素強力霉素,可以將成人細胞轉化為干細胞。研究人員在表現(xiàn)哈欽森吉爾福德早衰綜合癥(HGPS,一種罕見的遺傳疾病,像過早老化)的突變小鼠中嘗試了他們的方法。HGPS兒童具有老年人特有的健康問題,如骨質疏松和動脈粥樣硬化,他們通常在十幾歲死于心臟病或中風。

 

給動物服用強力霉素可降低一些年老跡象,包括皮膚變薄。這也延緩了動物腎臟和脾臟的惡化,并使它們的心跳保持在輕快的步伐。另外,研究人員報道稱,打開干細胞基因,可使突變小鼠的壽命延長了三分之一以上。

 

隨著我們變老,我們替換死亡或受傷細胞的能力下降。為了確定激活干細胞基因是否能恢復這種能力,研究人員測試了健康的中年小鼠,它們制造胰島素的β細胞被去除。打開干細胞基因,可增強嚙齒類動物替換丟失的β細胞的能力。Izpisúa Belmonte和他的同事還測試了一組不同的中年小鼠如何可以修復肌肉損傷。如果干細胞基因是活躍的,這些動物可以更好地修復注射眼鏡蛇毒所造成的肌肉損傷。Izpisúa Belmonte說:“我們認為,細胞重編程能夠將舊的表觀遺傳程序轉換為一個年輕的程序,從而減緩衰老過程。”

 

但是,篡改表觀標記可能是有代價的。以往的研究發(fā)現(xiàn),在成年小鼠中打開干細胞基因能導致癌癥或畸胎瘤,有時萌牙或頭發(fā)異常生長。然而,研究人員發(fā)現(xiàn),他們可以通過給小鼠少劑量的強力霉素,而預防腫瘤、畸胎瘤。

 

Cedars-Sinai醫(yī)學中心的再生生物學家Clive Svendsen沒有參與這項研究,但是他指出:“我認為,這是‘部分重編程可以使某些組織變年輕’的一個概念證明。”但他說,他希望看到證據(jù)表明,重置表觀遺傳標記可增加健康動物的壽命,并且它在身體的某些部位起作用,如中樞神經(jīng)系統(tǒng),在那里細胞替代是有限的。“誰想擁有一顆年輕的心但卻有一顆老腦袋呢?”

 


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