認知又被刷新!《細胞》:衰老的真正原因,我們一直都錯了

認知又被刷新!《細胞》:衰老的真正原因,我們一直都錯了】▎藥明康德內容團隊編輯
最近 , 哈佛醫學院的研究者在《細胞》上發表了一篇重磅論文 , 研究找到了個體衰老的關鍵影響因素 。 我們過去可能認為DNA的變化是衰老產生的最主要原因 , 然而新研究幾乎推翻了這一推測 , 根據他們的數據 , DNA變化不但不是唯一 , 甚至不是主要的衰老原因 。
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真正起作用的是那些影響DNA結構、調控DNA表達的分子 , 也就是常說的表觀遺傳分子 。 一旦表觀遺傳退化 , 衰老才會真正地來臨 。
按照過去的推測 , 隨著個體年齡的增長 , DNA更容易累積基因突變等導致的錯誤變化 , 這些變化會影響基因活性 , 最后使細胞、組織功能失常 , 這也是衰老的重要體現 。
但是一些研究發現故事并非如此簡單 , 比如有些小鼠和人類患者擁有高于平均的突變水平 , 但是這些個體并沒有表現出早衰的跡象 。 這些結果表明基因變化的作用有限 , 于是DavidSinclair教授團隊開始將表觀遺傳納入考慮范疇 。
表觀遺傳分子可以充當基因活性的開關 , 它們可以通過影響染色體結構決定基因的表達活性 。 早在20年前 , Sinclair教授就在酵母菌中發現表觀遺傳變化與衰老是同步的 。
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圖片來源:123RF
在最新的論文中 , 他們將研究對象擴展到了小鼠身上 , 研究者給小鼠的DNA引入一些暫時性且能快速修復的切口 , 這些細微的損傷可以模擬我們日常所遇到的情況 , 比如紫外線、化學分子和自由基損傷等 。
為了更好地追蹤衰老變化 , 研究者增加了DNA切口引入的頻率 , 并且這些切口不會出現在DNA編碼區 , 因此不會造成蛋白改變 , 但切口會改變DNA折疊 。
根據觀察 , 表觀遺傳分子會暫時停止調控基因的工作 , 轉頭遷移到切口附近幫助完成DNA修復 , 隨后會返回到原始的位置繼續本職工作 。
這種情況一次兩次還好 , 隨著時間推移 , DNA切口出現的情況變多 , 表觀遺傳分子開始逐漸分心 , 它們去往切口完成修復工作后不再返回原來的位置 。 這意味著 , 表觀遺傳變得失去組織 , 原本需要調節的DNA也處于失控狀態 。
研究者指出這是典型的表觀遺傳失調 , 長此以往 , 染色體會變得更致密 , 難以解開 。
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▲研究示意圖(圖片來源:參考資料[1])
這種基因層面的異常會使得小鼠失去原本年輕時的表觀遺傳功能 , 直觀的表現就是小鼠看起來比同齡正常小鼠更老 , 行動也更像老年小鼠 。 除此之外 , 研究者可以在實驗小鼠中檢測到逐漸升高的衰老標志物 , 與此對應的 , 它們的生物學年齡也比同齡健康小鼠更大 。
從時間上來看 , 這些實驗小鼠僅在6個月大的時候就會出現衰老跡象 , 而正常小鼠會在約兩歲時才出現 。
當然 , Sinclair教授指出這種表觀遺傳失調引起的衰老并非不可逆 , 他們獨創了一種基因療法 , 其中包括3種干細胞活躍的基因Oct4、Sox2和Klf4 。 這種基因療法可以幫助實驗小鼠的細胞恢復到年輕的狀態 , 它們似乎可以讓表觀遺傳失調的細胞重新啟動 。
這也為恢復細胞活力 , 控制衰老提供了新的思路 。 Sinclair教授指出 , 他們的目標是解決衰老以及衰老附帶的疾病 , 一個人不僅可以活著 , 還可以保持健康 , 這才是最終的應用目的 。
參考資料:
[1]Jae-HyunYangetal,Lossofepigeneticinformationasacauseofmammalianaging,Cell(2023).DOI:10.1016/j.cell.2022.12.027