网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

Nature重磅综述:哈佛学者阐明衰老的本质——细胞逐渐“忘记自己是谁”

0
分享至

关于衰老,已有多种理论解释,但其最根本的机制仍未完全明确。

2026年9月30日,来自哈佛医学院布莱根妇女医院的研究团队在Nature杂志发表题为“Written in development and lost in ageing: the grammar of cellular identity”的重磅综述。

该综述提出一个新的理论框架:衰老本质上可能是细胞身份的逐渐丧失过程,其核心原因是发育过程中建立的染色质调控规则,在成年后只能依赖局部、低保真的维持机制,因此随着时间推移不断发生漂移。

研究人员将这一套决定细胞“应该是什么、能够表达什么以及不能表达什么”的调控约束称为细胞身份的“语法”。这一理论建立在Waddington表观遗传景观基础上,认为发育阶段通过高度协调的染色质程序建立深而稳定的细胞状态“吸引子”,而成年后缺乏重新书写这些程序的全局机制,最终导致细胞身份逐渐失稳。



研究人员首先将细胞身份的维持划分为三个相互耦联的层级。快速层(fast layer)包括转录因子结合、增强子激活以及应激信号,作用时间尺度为分钟至小时;中间层(intermediate layer)对应静息、激活、炎症和应激等可逆细胞状态转换,通常发生在数天至数周;慢速层(slow layer)则由Polycomb介导的染色质抑制、双价启动子、DNA甲基化、核纤层相关区域以及染色质空间结构组成,决定一个细胞长期“能够表达什么”。年轻细胞中,慢速层形成深的表观遗传吸引子,使短暂的应激信号不会轻易改变细胞身份;随着年龄增长,慢速层逐渐松动,使原本可逆的快速层波动转化为持续性的转录和表观遗传改变。



研究人员进一步提出,细胞身份并不是简单由某一个关键转录因子维持,而是由谱系决定性转录因子与慢速染色质约束共同构成的网络。转录因子负责主动维持细胞类型特异性程序,而慢速层则通过PRC2、H3K27me3、DNA甲基化和染色质空间结构压制潜在的替代命运。当慢速层完整时,即使AP-1等应激转录因子短暂激活,细胞也能够恢复原有状态;而衰老过程中PRC2功能下降以及H3K27me3减少,会降低异常转录因子进入非身份区域的阈值,使反复应激逐渐转化为持久的染色质改变。因此,作者将这一过程定义为“表观遗传去渠道化”,即细胞身份调控景观逐渐变浅,细胞越来越容易偏离原有身份。

文章最重要的理论之一,是强调“写入”与“维护”之间存在根本性的不对称性。发育过程中,形态发生信号、系统性信号和时间程序共同驱动染色质重塑,从头建立谱系特异性的增强子网络、Polycomb抑制区域以及三维基因组结构,因此可以形成高保真的细胞身份记忆。然而,当成熟完成以后,这套全局性的“写入程序”基本结束,成年细胞只能依靠局部的组蛋白更新、重新修饰和染色质维护来维持原有状态。这些机制并不能完全恢复最初的染色质架构,因此每一次应激、代谢波动或转录激活都可能留下微小偏差。随着时间积累,“修复误差”最终超过“维护能力”,形成持续性的表观遗传漂移。

紧接着,研究人员将这一理论与经典DNA甲基化年龄联系起来。已有跨物种分析显示,约90%的体细胞有丝分裂组织年龄相关DNA甲基化增加发生在PRC2结合的低甲基化区域(PRC2-LMRs),这并不是随机发生的DNA甲基化,而是慢速染色质层逐渐失稳的一个稳定“基因组坐标”。随着PRC2占据程度下降,原本受到保护的CpG-rich区域更容易发生从头甲基化;与此同时,Polycomb相关区域也表现出组蛋白修饰和染色质约束的逐渐丢失。因此,表观遗传时钟中的部分高预测力CpG位点,很可能实际上是在记录细胞身份慢速层的长期漂移,而不仅仅是一个单纯的年龄相关生物标志物。

研究人员特别强调了快速层与慢速层之间的相互作用。年轻细胞中,AP-1等应激转录因子的短暂激活通常能够被完整的Polycomb染色质结构限制,因此应激结束后细胞可以回到原始状态。但在衰老细胞中,PRC2功能下降使染色质边界变得松散,AP-1更容易进入原本受到抑制的区域;与此同时,反复AP-1激活又进一步破坏双价结构并降低H3K27me3,从而形成“慢速层减弱→应激因子侵入→染色质进一步开放→慢速层进一步受损”的正反馈。相关研究显示,年轻细胞中增强AP-1或者抑制EZH2可以模拟部分衰老相关染色质变化,提示应激并非单纯伴随衰老,而可能参与将短暂刺激转化为长期表观遗传记忆。

以神经元作为具体案例,研究人员进一步阐明该理论如何解释组织功能衰退。神经元在发育过程中通过EZH2/PRC2建立H3K27me3介导的谱系边界,成熟后即使细胞不再分裂,也需要持续维持这些染色质结构。随着年龄增长,EZH2/PRC2及KDM1A相关功能下降,可导致H3K27me3区域逐渐丢失,并解除对非神经元及发育相关程序的抑制。研究人员进一步提出PRC2/KDM1A–β-catenin–REST–GSK3β轴可能将慢速层的身份失稳与神经元应激、tau磷酸化、突触功能障碍及兴奋毒性联系起来。因此,在这一框架下,神经退行性疾病并不仅仅是神经元损伤,而可能也是长期维持的神经元身份约束逐渐失效的结果。

文章还提出一个非常有意思的代谢—染色质耦联机制。乙酰辅酶A是组蛋白乙酰化的重要底物,而H3K27ac与PRC2介导的H3K27me3在一定程度上形成竞争关系。例如,人和小鼠皮层祖细胞具有不同的脂肪酸氧化和acetyl-CoA水平,这会影响H3K27ac、双价结构解析以及神经元成熟速度。值得一提的是,热量限制能够降低TCA循环通量和胞质acetyl-CoA生成,从而减轻对H3K27me3区域的乙酰化压力;作者据此提出,热量限制可能部分通过降低acetyl-CoA→稳定Polycomb慢速层→减缓表观遗传漂移发挥抗衰老作用。更重要的是,这种关系可能形成双向反馈:染色质身份漂移会破坏代谢程序,而代谢紊乱又通过acetyl-CoA改变进一步促进染色质漂移。

最后,研究人员提出一个具有较强启发性的观点:能够持续进行发育性染色质重塑的生物,理论上可能具有更强的抗衰老能力。哺乳动物在成熟后主要依赖维护已有染色质架构,因此随着时间发生不可逆或低可逆性的漂移;而植物分生组织、部分持续生长的鱼类和爬行动物,以及具有强再生能力的涡虫和水螅,可以在成年阶段持续激活部分发育程序,从而可能不断重新建立组织架构。作者强调,这一观点目前仍属于可检验的理论假说,跨物种直接测量PRC2稳定性、染色质漂移和DNA甲基化轨迹的数据仍然有限,因此不能将持续生长或再生能力直接等同于延缓衰老。



总的来说,该综述提出了一个不同于传统“损伤不断积累”模型的衰老解释:衰老不仅是损伤积累,更可能是细胞在发育阶段建立的身份调控架构,在成年后无法被完全重新书写,只能通过低保真的局部维护,因此随着时间逐渐发生表观偏移,最终导致细胞身份丧失。

参考文献:

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10955-0

声明:个人原创,仅供参考

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
重磅!亚国联2030年开始举办 跟世界杯资格挂钩 国足分在哪一级

重磅!亚国联2030年开始举办 跟世界杯资格挂钩 国足分在哪一级

念洲
2026-10-04 20:15:05
吴艳妮发文总结亚运会:三年前的杭州亚运会我太想赢,所以我输了;三年后的名古屋亚运会我不想输,所以我给拼下来了

吴艳妮发文总结亚运会:三年前的杭州亚运会我太想赢,所以我输了;三年后的名古屋亚运会我不想输,所以我给拼下来了

台州交通广播
2026-10-04 20:47:35
中国大满贯!女单爆大冷,国乒劲敌0-3完败,陈熠、早田希娜皆3-1

中国大满贯!女单爆大冷,国乒劲敌0-3完败,陈熠、早田希娜皆3-1

南海浪花
2026-10-04 18:28:23
国家第四次喊大家买房,如无意外,房价很大可能重走历史老路

国家第四次喊大家买房,如无意外,房价很大可能重走历史老路

专业聊房君
2026-10-04 16:59:23
独家快讯:女明星景甜前男友孙宇晨在中东迪拜遭枪击,是假消息

独家快讯:女明星景甜前男友孙宇晨在中东迪拜遭枪击,是假消息

乡野小珥
2026-10-05 00:08:36
125年不停发钱,诺贝尔奖的钱越花越多:资产涨超200倍,奖金高达815万

125年不停发钱,诺贝尔奖的钱越花越多:资产涨超200倍,奖金高达815万

时代周报
2026-10-04 18:30:25
“成都天价回锅肉3片卖105”登上热搜,商家回应

“成都天价回锅肉3片卖105”登上热搜,商家回应

扬子晚报
2026-10-04 16:53:53
拿斧头砍机长的副驾驶身份披露,发了3000条“仇女”消息

拿斧头砍机长的副驾驶身份披露,发了3000条“仇女”消息

中国新闻周刊
2026-10-04 11:40:23
郭华萍,人前是女市长,人后是电诈头目,竟残忍折磨多名同胞致死

郭华萍,人前是女市长,人后是电诈头目,竟残忍折磨多名同胞致死

新时代精神
2026-10-04 08:05:49
深圳公开赛奖金分配:吴宜泽10-5夺冠157万!常冰玉8万,丁俊晖4万

深圳公开赛奖金分配:吴宜泽10-5夺冠157万!常冰玉8万,丁俊晖4万

球场没跑道
2026-10-04 22:22:41
担心菲防长背后发难,中方提前大撤退,菲媒怕惹事,急忙划清界限

担心菲防长背后发难,中方提前大撤退,菲媒怕惹事,急忙划清界限

卷史
2026-10-05 00:27:43
随着吴宜泽10-5夺冠,最新世界排名:前2都是中国人,丁俊晖第15

随着吴宜泽10-5夺冠,最新世界排名:前2都是中国人,丁俊晖第15

球场没跑道
2026-10-04 22:44:30
外媒称十几名中国人加入乌克兰部队?充当无人机飞手

外媒称十几名中国人加入乌克兰部队?充当无人机飞手

项鹏飞
2026-10-04 20:11:18
微信支付10月12日新规:转账超5000就冻账户?真相终于说清楚了

微信支付10月12日新规:转账超5000就冻账户?真相终于说清楚了

另子维爱读史
2026-10-04 21:17:42
特斯拉新车官宣:10月5日继续开售,821公里续航

特斯拉新车官宣:10月5日继续开售,821公里续航

手机讲坛
2026-10-05 00:05:51
财政部部长蓝佛安:推进消费税征收环节后移并稳步下划地方、地方附加税改革等,支持地方拓展税源

财政部部长蓝佛安:推进消费税征收环节后移并稳步下划地方、地方附加税改革等,支持地方拓展税源

界面新闻
2026-10-01 13:02:49
从百慕大起飞的飞机凌晨失联,残骸带已找到,空管录音曝光:“你是说你在盲飞吗?”

从百慕大起飞的飞机凌晨失联,残骸带已找到,空管录音曝光:“你是说你在盲飞吗?”

红星新闻
2026-10-04 12:33:06
资治通鉴:没有家底、无人托举的普通人,一生只有一条正确的主线

资治通鉴:没有家底、无人托举的普通人,一生只有一条正确的主线

时尚的弄潮
2026-10-04 17:46:51
国庆假期荣昌机关食堂人气依旧火爆:有人提前两三小时赶到,有游客称人均花费仅十几元

国庆假期荣昌机关食堂人气依旧火爆:有人提前两三小时赶到,有游客称人均花费仅十几元

极目新闻
2026-10-04 20:10:06
啪啪打脸!上海同学聚会一顿吃掉46888元,众人认定组局人必须请客,结果18人起诉被驳回

啪啪打脸!上海同学聚会一顿吃掉46888元,众人认定组局人必须请客,结果18人起诉被驳回

火山詩话
2026-10-04 11:18:18
2026-10-05 08:08:49
iNature前沿 incentive-icons
iNature前沿
专注科学动态、传递科普信息
4191文章数 61246关注度
往期回顾 全部

科技要闻

苹果确认:iPhone 18 Pro Max有问题

头条要闻

名校"7人轮奸案"震惊全美 女方曾称同意与2人发生关系

头条要闻

名校"7人轮奸案"震惊全美 女方曾称同意与2人发生关系

体育要闻

32胜0负!德约2-1逆转头号种子兹维列夫 第7次晋级中网四强

娱乐要闻

高晓松悄悄复出:官媒没给他留体面

财经要闻

OpenAI前安全部门员工:公司文化已崩坏

汽车要闻

方程豹9月热销破4万 首款皮卡鲨鱼将于四季度上市

态度原创

房产
健康
数码
家居
亲子

房产要闻

保利大爆发,冲到榜一!海南楼市前三季度,热销榜出炉!

刷酸祛痘,为什么有人翻车?

数码要闻

众筹爆卖13倍!米家石墨烯暖风机Pro即将收官 7折限时抢

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

亲子要闻

毁掉宝宝专注力的三件事,不要再做啦!

无障碍浏览 进入关怀版