Nature重要成果：延緩干細胞的衰老
日期：2012-05-25 08:18:04
來自美國薩克生物研究學院的科學家們發現了一種可以延緩干細胞衰老的新方法，這一研究成果有可能引出治療年齡相關疾病和改善再生醫學的新策略。相關論文發布在5月23日的《自然》（Nature）雜志上。
干細胞是從植物到人類所有生物體的基本構件。它們可以在整個生命過程中分裂和進行自我更新，分化為發育過程中所需的特化組織以及修復成人組織所必需的細胞。
因此，它們可以被認為是永生的，它們可以在某人的一生中不斷重建自身和再生組織，但這并不意味著它們就不會衰老。它們會逐漸喪失有效維持組織和器官的能力。
現在薩克生物研究學院的研究人員揭示了與干細胞環境相關的一系列生物事件。干細胞的“微環境”（ niche）在衰老導致的干細胞喪失中充當了罪魁禍首。新研究對于治療年齡相關的疾病和提高再生醫學的效力具有重要的意義。
“研究結果表明將新的或年輕的干細胞放置到一個老齡患者的衰老環境中不可能獲得組織再生的最好結果，”文章的高級研究員、薩克生物研究學院遺傳學實驗室副教授Leanne Jones說。
干細胞定位在其他細胞的微環境中，眾所周知微環境對于干細胞的功能起重要作用。例如在組織受損后，微環境會向干細胞發出信號形成新組織。人們認為是干細胞和它們的微環境向彼此相互發送信號幫助維持了其在整個生命過程中的潛能。
然而盡管在衰老過程中組織和器官的功能喪失被歸因于干細胞功能的下降，一直以來卻并不清楚這種衰退是如何發生的。Jones的實驗室長期致力研究多種可能的情況，例如組織功能的喪失是由于干細胞數量減少，干細胞不能對來自微環境的信號做出響應，或是來自微環境的信號減少所致。
為了探究干細胞的衰老，Jones利用了一些在雄性果蠅睪丸中存在的細胞，它們與人類的非常相似。
研究人員顯示了來自微環境其作用為維持果蠅干細胞活力的信號是如何隨時間喪失的，由此導致了可用于維持組織的干細胞數目下降。他們還顯示重新恢復這些信號可使細胞獲得新活力。
“果蠅和人類之間的干細胞行為是相似的，因此我們的研究結果對于利用組織干細胞治療年齡相關性組織衰弱或損傷后再生取得突破具有重大的意義，”文章的首作者之一、薩克生物研究學院前研究員Hila Toledano說。
薩克生物研究學院的研究人員發現隨著干細胞微環境衰老，細胞生成了一種在RNA翻譯成蛋白質中起負性調控作用的microRNA分子let-7。let-7已知存在于包括人類在內的多種物種中，在發育過程中幫助時間事件發生。
let-7增高會通過影響一種稱為Imp的蛋白逆轉衰老的開關導致多米諾效應。Imp的功能是保護微環境一個關鍵區域分泌的Upd分子。
簡而言之，Upd促進了維持干細胞活力以及與微環境聯系確保干細胞自我更新的信號。隨著衰老進程，let-7表達增高最終導致了較低的Upd水平，減少了微環境中的活性干細胞數目。然而究竟是什么導致了let-7在衰老果蠅的微環境中積聚仍然是一個尚待之謎。
研究人員還證實他們能夠通過提高Imp的表達來逆轉這種年齡相關的干細胞喪失?！拔覀冴P閉了衰老的開關，”Jones說。
這種對抗衰老的方法可以通過多種途徑來實現，例如阻止let-7增高，阻止Upd破壞或是提高Imp表達?！斑@一研究為針對刺激患者自身干細胞克服衰老的藥物開發開啟了新的途徑，”Toledano說。
Jones說這項研究揭示了微環境喪失其支持功能的機制，并證實了其是可以被逆轉的?！霸诨颊?，這可能包括共同移植自身微環境的組件，或是利用藥物治療支持移植干細胞來使微環境恢復活力，”Jones說。
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