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衰老机制研究成为生物医学前沿新热点:科学家构建衰老基因网络模块,整合药物靶点与转录扰动数据,提出了SHARP框架,可以区分促长寿与减缓衰老的候选物,预测老药新用可能性,为减缓衰老机制提供可验证策略。关注详情。
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衰老不是单一“故障”,而是一张纵横交错的“分子网”:基因组不稳、细胞衰老、线粒体失灵……这些“衰老标志”彼此缠绕,让任何单一疗法都如同“隔靴搔痒”——减缓衰老仍是可望不可及的事儿。
与此同时,药柜里已有数千种获批药物,它们的靶点清晰、安全数据完备,能否从中“淘宝”延缓衰老的候选药?美国东北大学网络科学研究所的科学家绘制了一套系统地图:SHARP(基于衰老标志的系统性老药新用流程)。
研究团队把2000多个与长寿相关基因挂到人类蛋白质互作图上,再叠加上药物扰动转录组数据,试图能够“碰撞”衰老通路的候选药物,然后验证是否“减缓衰老”或“加速衰老”。
从“孤岛基因”到“模块网络”
研究者从OpenGenes数据库整理出2358个长寿关联基因,将其映射到包含50多万条实验验证互作的人类蛋白互作组。结果发现,不同衰老标志对应的基因并非随机散落,而是聚成统计显著的连通子网络,即“标志模块”。这证实衰老的分子基础是模块化的,而非单基因事件。
随后,团队计算了6442种药物靶点与每个标志模块的网络邻近度。距离越近,药物越可能扰动该模块。但邻近度只说明“能影响”,不说明“好影响”。
为此,他们开发了pAGE(促衰老评分),利用药物处理细胞后的转录变化,与已知衰老转录特征比对:若药物逆转了衰老相关表达方向,则判为促长寿;若加强衰老方向,则判为促衰。
SHARP实战:找回“熟面孔”,发现“新黑马”
SHARP最终筛出370种化合物,其中具备转录扰动数据的可进一步用pAGE分级。验证环节:已知延长线虫寿命或已进入抗衰老临床试验的药物,在SHARP中显著富集,证明预测有效。
更令人兴奋的是新预测,例如羟甲唑啉(一种α/β肾上腺素受体激动剂,也靶向5-羟色胺受体)被SHARP锁定为“干扰细胞通讯”模块的候选药。网络显示其靶点与炎症及信号相关基因相邻,转录数据又表明它逆转了慢性炎症相关基因的表达,机制假说清晰可测。
其他候选还包括靶向代谢、自噬、表观遗传等模块的已有药物,为后续细胞与动物实验提供了直接优先级清单。
关键问题:邻近不等于有益,pAGE是分水岭
单纯网络邻近会误将“破坏衰老模块”的药也当作候选,而pAGE像一面“方向镜”:只有既邻近模块、又逆转转录变化的药物,才被归为促长寿。这一设计避免了盲目筛选,也解释了为何有些“抗衰老”老药在动物中效果矛盾,它们可能方向错了。
SHARP提供了一个可操作框架,将海量衰老基因组学转化为可检验的药物假设,并提示未来需组合疗法,因为各标志模块本身重叠,单药打一点不够,需理性配伍。
局限性也明确:当前依赖的互作数据、靶点数据和细胞系转录数据均有偏倚,且未纳入组织、剂量、个体差异。下一步需整合单细胞与组织特异性数据,并在动物模型中实测候选组合。
业界人士评论该研究最可贵之处在于:用网络视角把“衰老”从模糊概念变成可计算的拓扑问题,再嫁接药物再利用工具,让“老药新用”不再碰运气,而是“按图索骥”。
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