把衰老的血细胞直接改造成神经干细胞,细胞会一点点变年轻。德国波恩大学与波恩大学医院的研究团队做了这件事,并追踪了整个过程。
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干细胞是能分化成其他类型细胞的细胞,人体由干细胞分化出的数百种细胞构成。干细胞一旦变成特定细胞,通常不会自然退回干细胞状态,皮肤细胞不会自己变回干细胞,脂肪细胞也不会自己变成肌肉细胞。
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近年来的做法是向细胞导入结合DNA的转录因子,让特定细胞获得分化能力,iPS细胞就是这样来的。把细胞变成iPS细胞叫重编程,可以由此产出多种细胞。不经过iPS细胞、直接把一种细胞变成另一种,叫直接重编程,预期能省下时间和成本。
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研究团队从新生儿到101岁的广泛年龄段中采集了15人的红细胞前体细胞,也就是成为红细胞之前阶段的细胞,再把这些细胞直接重编程为神经干细胞,观察过程中细胞衰老的逆转现象。
团队用DNA甲基化和RNA测序两种基因组分析手段,追踪直接重编程产生的神经干细胞的抗衰老效果。起初,红细胞前体细胞的生物学年龄(表观遗传时钟)与供体实际年龄高度相关。
但经直接重编程产生的神经干细胞在50至100天里缓慢变年轻,最终表观遗传时钟回到供体实际年龄的约5%。团队报告称,从80岁供体采集的细胞,其表观遗传时钟已低于20岁。
团队还用蛋白质表达、细胞回收能力等指标做了分析,确认变年轻的神经干细胞确实像年轻细胞一样工作,DNA损伤和线粒体毒性等问题也更少。
此前的研究已知细胞重编程会带来年轻化效果,但在直接重编程中确认这一效果尚属首次。两步法重编程的年轻化发生得很快,这次直接重编程的特点则是缓慢推进。
论文共同作者、波恩大学医院再生神经生物学研究所所长奥利弗·布吕斯特尔(Oliver Brüstle)教授表示,如此长周期的年轻化是理想的实验模型。表观遗传时钟在数周内缓慢重置,因此可以用这个模型调查哪些因子或活性物质会促进或抑制年轻化过程。
他补充说,这在神经科学领域尤其重要,因为年龄是阿尔茨海默病等神经退行性疾病最重要的危险因素。
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