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科学家利用干细胞成功延长小鼠寿命和更新衰老组织

2018-06-06 23:03:30        来源:恒峰昊瑞

干细胞是细胞的种子,能够产生其他类型的细胞,干细胞还有一个引人注目的能力,就是可以一直保持年轻态。最近,科学家利用干细胞的这种不老能力,成功作为延长小鼠寿命和更新衰老组织的办法。


科学家利用干细胞成功延长小鼠寿命和更新衰老组织



斯坦福大学医学院基因组科学家Howard Chang认为,最新研究非常漂亮,这一研究再次证明“衰老并不仅仅是一个被动过程,我们有可能改变这个进程。”就是说,延缓人类衰老理论上没有问题。


像皮肤和头发一样,细胞内的染色体也会老化。染色体携带的某些分子具有表观遗传学标记的作用,这些分子能控制DNA分子松紧度变和基因活性。随着年龄增长,这些表观遗传学控制分子逐渐发生改变,这些变化对基因的健康表达模式产生潜在威胁。随着这种变化的积累,细胞功能的维持越来越困难,最终导致细胞衰老甚至死亡。


表观遗传学修饰不是永久性改变,或者说具有可逆性,这给纠正和逆转这种衰老造成的表观遗传学改变提供了可能。自然中表观遗传学修饰逆转最典型的过程发生在受精和胚胎发育过程,科学家也可以通过重编程让成熟细胞逆转为干细胞,说明这种过程也可以人工诱导。受精和干细胞诱导都是将成熟甚至衰老细胞重新恢复青春的过程。2011年的一项研究中,科学家对来自101岁人类的细胞进行体外重新编程,将这些细胞的衰老相关表观遗传学修饰去除,这些细胞的代谢模式也变得符合年轻人的细胞。但是否这种时光倒流,恢复青春的方法在活体上也能实现,过去一直没有确定。


圣地亚哥索尔克生物研究所发育生物学家Juan Carlos Izpisúa Belmonte团队对这个思路展开了研究。建立一种基因工程小鼠,强力霉素是这种动物的4个关键基因的化学开关信号,这四种基因激活后可以将成熟细胞诱导成干细胞(ips?)。将这种方法用于早衰症(HGPS)表现的基因缺陷小鼠。早衰症(Hutchinson-GilfordSyndrome),全称早年衰老综合症(Hutchinson-Gilford Progeria syndrome),又称儿童早老症,属遗传病,Hutchinson于1886年首先报告。早衰症的儿童身体衰老速度比正常衰老过程快5~10倍,貌如老人。器官亦快速衰老,造成各种生理机能下降。早衰症病童较常出现脱发、较晚长牙、身材矮小及皮下脂肪减少等,但病童的心智年龄大多与同龄儿童无异。病童一般只能活到7~20岁,并大多死于心血管疾病等衰老病。


研究发现,强力霉素能对抗这种小鼠许多衰老症状。如延迟皮肤变薄、肾脏脾脏衰老,心跳更为有力。这种动物体内终生干细胞相关基因表达活性高于对照动物1/3以上。研究结果最近发表在《细胞》杂志上。


人类衰老后,干细胞修复死亡或损伤细胞等能力下降。为了确定是否激活干细胞基因能重建这种能力,研究人员用健康的中年小鼠进行验证,把这种动物胰腺内胰岛素分泌β细胞清除,研究发现,激活干细胞基因能提高动物β细胞增殖能力。研究用不同动物对肌肉损伤修复的能力也进行了研究。


干细胞基因激活可以修复眼镜蛇毒造成的肌肉损伤。Izpisúa Belmonte说,“我们认为细胞重新编程确实能把衰老细胞变成年轻细胞。”


但是,破坏表观遗传性标志分子也有代价。过去研究发现,激活成年细胞的干细胞基因有可能让这些细胞变成肿瘤细胞,异常增殖细胞有时候会分化为年齿和头发组织。研究发现,降低强力霉素剂量可以避免肿瘤的发生。


洛杉矶香柏树西奈医疗中心再生生物学家Clive Svendsen说,这个研究很有意思,证明了部分基因重组可以恢复一些组织。但是他希望能看到通过激活表观遗传学基因能延迟健康动物的寿命,而不仅仅是延长早衰动物的寿命。他也希望是能实现对特定器官进行抗衰老的干预,例如大脑脊髓等中枢神经系统组织。

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