科学家用干细胞基因让老鼠返老还童

时间:2016-12-22 15:29:04
来源:科技北斗
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科学家用干细胞基因让老鼠返老还童, 在干细胞基因的激活下,老年老鼠看起来更年轻干细胞可以变成其他类型的体细胞,但它们还有另外一种神奇的功能——它们不会衰老。研究人员现在可以通过控制干细

 研究人员用干细胞基因让老鼠返老还童

 

在干细胞基因的激活下,老年老鼠看起来更年轻

干细胞可以变成其他类型的体细胞,但它们还有另外一种神奇的功能——它们不会衰老。研究人员现在可以通过控制干细胞的这种能力,延长老鼠寿命,并翻新它们的一些身体组织。尽管这种方法不能用在人类身上,但是有可能让人们找到保持身体活力的办法。

“这项研究做得非常漂亮。”与此项研究无关的加州斯坦福大学Palo Alto医学院基因组科学家Howard Chang说。他还说,此项研究加强了人们的这种信念,即“衰老不只是一个被动的过程。我们可以进行干预,从而改变结果。”

像我们的头发和皮肤一样,我们的染色体会显示我们的年龄。染色体携带着被称为外基因标记(epigenetic marks)的分子附着物,以帮助控制DNA卷绕的紧密度以及基因的活跃度。当我们变老时,这些标记物的排列发生变化,这有可能使维持我们细胞工作的精确协调的基因活动模式出错。

然而,外基因转变(Epigenetic modifications)不是永久性的。通过开启一些通常只在胚胎中才具有活性的基因,研究人员可以让成年体细胞“重新编码”(reprogram)为干细胞。这个过程重新将外基因标记调回其年轻时的设定,并使年老的细胞看起来返老还童了。在2011年的一项研究中,科学家们重新设定外基因标记并调整新陈代谢,在实验室里将一位101岁老人的细胞重新编码。但这种染色体重启能否超越细胞层面,而做到相似的良好效果?

为了回答这个问题,加州圣迭戈Salk生物学研究所(Salk Institute for Biological Studies)发育生物学家Juan Carlos Izpisúa Belmonte及其同事对老鼠进行了转基因操作,并通过给老鼠服用抗生素多西环素(doxycycline),在实验室里开启4个关键基因;而开启这4个基因可以将成年细胞变为干细胞。这些研究人员在一些患有罕见的哈钦森吉尔福德早衰综合征(Hutchinson-Guilford progeria syndrome,HGPS)的基因突变老鼠身上尝试了他们的方法。有HGPS综合征的儿童会患上老年人的常见病,如骨弱症和动脉粥样硬化,并常常在十多岁的时候死于心脏病或中风。

让这些老鼠服用多西环素后,如皮肤变薄等一些衰老的特征减缓了。这还延迟了试验动物肾和脾的功能恶化,心跳也变得更有活力了。另外,开启干细胞基因还使这些变异老鼠寿命延长超过1/3,研究人员今天在《细胞》期刊(Cell)的在线报道上称。

随着年龄的增长,我们的身体替换死细胞或受伤细胞的能力会下降。为了弄清楚激活干细胞基因能否恢复这种能力,研究人员在去掉了制造胰岛素的β细胞的健康中年老鼠身上进行了测试。开启干细胞基因提高了这些老鼠修复其β细胞的能力。Izpisúa Belmonte及其同事还测试了另外一组中年老鼠修复肌肉损伤的能力。在干细胞基因被激活的情况下,这些老鼠修复眼镜蛇毒注射造成的肌肉损伤的能力得到提高。“我们相信细胞重新编码有能力将年老的编码转变为年轻的编码,从而减慢衰老过程。”Izpisúa Belmonte说。

然而篡改外基因标记有可能会付出代价。较早的研究已经发现,启动成年老鼠的干细胞基因有可能导致癌症或畸胎瘤——这种畸形生长有时会导致牙齿或头发分叉。然而,研究人员发现,减少老鼠服用多西环素的剂量,有可能防治肿瘤和畸胎瘤的发生。

“我认为这对于部分重新编码可以使一些身体组织返老还童,是一种概念的证明(proof of concept)。”未参与到此项研究的加州洛杉矶Cedars-Sinai医疗中心再生生物学家Clive Svendsen说。但他说他想看到重设外基因标记可以延长健康动物寿命、以及这种方法对身体其他部位如细胞较难替换的中枢神经系统也起作用的证据。“谁愿意有一颗年轻的心脏,却有一个衰老的大脑?”

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 研究人员用干细胞基因让老鼠返老还童

 

在干细胞基因的激活下,老年老鼠看起来更年轻

干细胞可以变成其他类型的体细胞,但它们还有另外一种神奇的功能——它们不会衰老。研究人员现在可以通过控制干细胞的这种能力,延长老鼠寿命,并翻新它们的一些身体组织。尽管这种方法不能用在人类身上,但是有可能让人们找到保持身体活力的办法。

“这项研究做得非常漂亮。”与此项研究无关的加州斯坦福大学Palo Alto医学院基因组科学家Howard Chang说。他还说,此项研究加强了人们的这种信念,即“衰老不只是一个被动的过程。我们可以进行干预,从而改变结果。”

像我们的头发和皮肤一样,我们的染色体会显示我们的年龄。染色体携带着被称为外基因标记(epigenetic marks)的分子附着物,以帮助控制DNA卷绕的紧密度以及基因的活跃度。当我们变老时,这些标记物的排列发生变化,这有可能使维持我们细胞工作的精确协调的基因活动模式出错。

然而,外基因转变(Epigenetic modifications)不是永久性的。通过开启一些通常只在胚胎中才具有活性的基因,研究人员可以让成年体细胞“重新编码”(reprogram)为干细胞。这个过程重新将外基因标记调回其年轻时的设定,并使年老的细胞看起来返老还童了。在2011年的一项研究中,科学家们重新设定外基因标记并调整新陈代谢,在实验室里将一位101岁老人的细胞重新编码。但这种染色体重启能否超越细胞层面,而做到相似的良好效果?

为了回答这个问题,加州圣迭戈Salk生物学研究所(Salk Institute for Biological Studies)发育生物学家Juan Carlos Izpisúa Belmonte及其同事对老鼠进行了转基因操作,并通过给老鼠服用抗生素多西环素(doxycycline),在实验室里开启4个关键基因;而开启这4个基因可以将成年细胞变为干细胞。这些研究人员在一些患有罕见的哈钦森吉尔福德早衰综合征(Hutchinson-Guilford progeria syndrome,HGPS)的基因突变老鼠身上尝试了他们的方法。有HGPS综合征的儿童会患上老年人的常见病,如骨弱症和动脉粥样硬化,并常常在十多岁的时候死于心脏病或中风。

让这些老鼠服用多西环素后,如皮肤变薄等一些衰老的特征减缓了。这还延迟了试验动物肾和脾的功能恶化,心跳也变得更有活力了。另外,开启干细胞基因还使这些变异老鼠寿命延长超过1/3,研究人员今天在《细胞》期刊(Cell)的在线报道上称。

随着年龄的增长,我们的身体替换死细胞或受伤细胞的能力会下降。为了弄清楚激活干细胞基因能否恢复这种能力,研究人员在去掉了制造胰岛素的β细胞的健康中年老鼠身上进行了测试。开启干细胞基因提高了这些老鼠修复其β细胞的能力。Izpisúa Belmonte及其同事还测试了另外一组中年老鼠修复肌肉损伤的能力。在干细胞基因被激活的情况下,这些老鼠修复眼镜蛇毒注射造成的肌肉损伤的能力得到提高。“我们相信细胞重新编码有能力将年老的编码转变为年轻的编码,从而减慢衰老过程。”Izpisúa Belmonte说。

然而篡改外基因标记有可能会付出代价。较早的研究已经发现,启动成年老鼠的干细胞基因有可能导致癌症或畸胎瘤——这种畸形生长有时会导致牙齿或头发分叉。然而,研究人员发现,减少老鼠服用多西环素的剂量,有可能防治肿瘤和畸胎瘤的发生。

“我认为这对于部分重新编码可以使一些身体组织返老还童,是一种概念的证明(proof of concept)。”未参与到此项研究的加州洛杉矶Cedars-Sinai医疗中心再生生物学家Clive Svendsen说。但他说他想看到重设外基因标记可以延长健康动物寿命、以及这种方法对身体其他部位如细胞较难替换的中枢神经系统也起作用的证据。“谁愿意有一颗年轻的心脏,却有一个衰老的大脑?”

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