原創(chuàng) 一線科普 一線科普

在人類歷史上，攻克衰老是一項(xiàng)世界性難題，在古代，帝王們癡迷長(zhǎng)生不老之術(shù)，在醫(yī)學(xué)高度發(fā)達(dá)的今天，返老還童、長(zhǎng)生不老或許有了一線轉(zhuǎn)機(jī)！

2020年3月24日，斯坦福大學(xué)的研究人員在國(guó)際頂尖期刊《Nature Communications》在線發(fā)表了一篇名為“Transient non-integrative expression of nuclear reprogramming factors promotes multifaceted amelioration of aging in human cells”的研究論文。

這項(xiàng)最新研究發(fā)現(xiàn)，在對(duì)涉及胚胎發(fā)育的一組蛋白質(zhì)進(jìn)行短暫誘導(dǎo)表達(dá)后，衰老的人類細(xì)胞會(huì)恢復(fù)到年輕狀態(tài)。

神奇的Yamanaka因子

研究人員發(fā)現(xiàn)，如果將衰老小鼠體內(nèi)的肌肉干細(xì)胞進(jìn)行蛋白質(zhì)修復(fù)后，再將其重新移植回小鼠體內(nèi)，衰老小鼠竟然恢復(fù)了青春活力！

這種蛋白質(zhì)被稱為Yamanaka因子，科學(xué)家們通常使用該因子轉(zhuǎn)化成年細(xì)胞為誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPS細(xì)胞）。注：iPS細(xì)胞幾乎可以變成體內(nèi)的任何類型的細(xì)胞，無(wú)論它們起源于什么細(xì)胞。

在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)皿中，研究人員成功誘導(dǎo)衰老細(xì)胞短暫表達(dá)Yamanaka因子，結(jié)果顯示，許多衰老的細(xì)胞分子特征已經(jīng)逆轉(zhuǎn)，甚至與年輕細(xì)胞幾乎沒(méi)有區(qū)別。

婦產(chǎn)科助理教授、Vittorio Sebastiano博士說(shuō)道，“ iPS細(xì)胞是由成年細(xì)胞制成的，它們既年輕又多能，學(xué)者們一直想知道是否有可能在不改變多能性的情況下逆轉(zhuǎn)回年輕狀態(tài)?！?/p>

研究合著者、斯坦福大學(xué)生物學(xué)中心主任Thomas Rando認(rèn)為，“早年的研究已經(jīng)表明，系統(tǒng)性因素可以使舊組織年輕化，隨后，我們提出了使用重編程因子使細(xì)胞和組織恢復(fù)活力的概念，并且看到這種方法在實(shí)驗(yàn)中成功?！?/p>

擦拭DNA分子標(biāo)簽

通過(guò)將成年細(xì)胞反復(fù)暴露于一組對(duì)早期胚胎發(fā)育至關(guān)重要的蛋白質(zhì)中，實(shí)驗(yàn)人員制造出了iPS細(xì)胞。期間，成年細(xì)胞中每天都會(huì)被注射RNA信息，這些RNA信息編碼了Yamanaka蛋白。隨著時(shí)間的流逝，這些蛋白質(zhì)會(huì)逆轉(zhuǎn)成年細(xì)胞的命運(yùn)，使其逆轉(zhuǎn)為年輕的胚胎細(xì)胞。

在此過(guò)程中，成年細(xì)胞恢復(fù)了年輕狀態(tài)，這種神奇的轉(zhuǎn)變是通過(guò)擦拭DNA分子標(biāo)簽來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這些分子標(biāo)簽不僅可以區(qū)分皮膚細(xì)胞和心肌細(xì)胞，還可以區(qū)分其他與年齡相關(guān)的標(biāo)簽。

2006年，薩爾克生物學(xué)研究所的研究人員發(fā)現(xiàn)，如果在過(guò)早衰老的小鼠中表達(dá)Yamanaka因子，則會(huì)將它們的壽命延長(zhǎng)約20％，但是還不知道是否適用于人類。

對(duì)此，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了一種方法，利用“信使RNA”在人的皮膚和血管細(xì)胞中短暫表達(dá)這些重編程因子。因?yàn)樾攀筊NA在細(xì)胞中可以迅速降解，所以信號(hào)的持續(xù)時(shí)間能夠被嚴(yán)格控制。

如下圖所示，研究人員比較了處理后的老年人細(xì)胞（Treated aged）、對(duì)照細(xì)胞（Untreated aged）以及年輕人細(xì)胞（Young）之間的基因表達(dá)模式的差別。他們發(fā)現(xiàn)，如果使用重編程因子處理老年人細(xì)胞，僅四天后就會(huì)表現(xiàn)出逆轉(zhuǎn)年輕的跡象。

另外，當(dāng)分析衰老相關(guān)的化學(xué)標(biāo)簽時(shí)，結(jié)果表明，處理后細(xì)胞平均比正常細(xì)胞年輕了約1.5至3.5歲，其峰值分別為3.5歲（皮膚細(xì)胞）和7.5歲（血管內(nèi)細(xì)胞）。

比較細(xì)胞衰老標(biāo)志

接下來(lái)，研究人員仔細(xì)分析了這些細(xì)胞的衰老標(biāo)志，包括感知營(yíng)養(yǎng)、代謝物和細(xì)胞垃圾等。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，就處理過(guò)的細(xì)胞而言，這些衰老標(biāo)志已經(jīng)消失。

此外，如下圖所示，如果將經(jīng)過(guò)治療的肌肉干細(xì)胞移植回衰老小鼠后，更神奇的事情發(fā)生了，衰老小鼠恢復(fù)了年輕小鼠的肌肉力量！

最后，研究人員還發(fā)現(xiàn)，將骨關(guān)節(jié)炎細(xì)胞短暫暴露于重編程因子中，炎癥分子會(huì)減少分泌，其細(xì)胞分裂功能也會(huì)得到提高，該方法或許可以用于治療關(guān)節(jié)炎，如下圖所示。

目前，研究人員正在優(yōu)化使人體細(xì)胞恢復(fù)活力所需的重編程蛋白質(zhì)組合，為了證明蛋白質(zhì)組合的安全性，實(shí)驗(yàn)室中必須對(duì)其經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試。

參考文獻(xiàn)

https://www.nature.com/articles/s41467-020-15174-3.pdf

END

原標(biāo)題：《《自然·通訊》最新發(fā)現(xiàn)：衰老細(xì)胞可以恢復(fù)年輕狀態(tài)！》

閱讀原文