《自然·通讯》最新发现：衰老细胞可以恢复年轻状态

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在人类历史上，攻克衰老是一项世界性难题，在古代，帝王们痴迷长生不老之术，在医学高度发达的今天，返老还童、长生不老或许有了一线转机！

2020年3月24日，斯坦福大学的研究人员在国际顶尖期刊《Nature Communications》在线发表了一篇名为“Transient non-integrative expression of nuclear reprogramming factors promotes multifaceted amelioration of aging in human cells”的研究论文。

这项最新研究发现，在对涉及胚胎发育的一组蛋白质进行短暂诱导表达后，衰老的人类细胞会恢复到年轻状态。

神奇的Yamanaka因子

研究人员发现，如果将衰老小鼠体内的肌肉干细胞进行蛋白质修复后，再将其重新移植回小鼠体内，衰老小鼠竟然恢复了青春活力！

这种蛋白质被称为Yamanaka因子，科学家们通常使用该因子转化成年细胞为诱导多能干细胞（iPS细胞）。注：iPS细胞几乎可以变成体内的任何类型的细胞，无论它们起源于什么细胞。

在实验室培养皿中，研究人员成功诱导衰老细胞短暂表达Yamanaka因子，结果显示，许多衰老的细胞分子特征已经逆转，甚至与年轻细胞几乎没有区别。

妇产科助理教授、Vittorio Sebastiano博士说道，“ iPS细胞是由成年细胞制成的，它们既年轻又多能，学者们一直想知道是否有可能在不改变多能性的情况下逆转回年轻状态。”

研究合著者、斯坦福大学生物学中心主任Thomas Rando认为，“早年的研究已经表明，系统性因素可以使旧组织年轻化，随后，我们提出了使用重编程因子使细胞和组织恢复活力的概念，并且看到这种方法在实验中成功。”

擦拭DNA分子标签

通过将成年细胞反复暴露于一组对早期胚胎发育至关重要的蛋白质中，实验人员制造出了iPS细胞。期间，成年细胞中每天都会被注射RNA信息，这些RNA信息编码了Yamanaka蛋白。随着时间的流逝，这些蛋白质会逆转成年细胞的命运，使其逆转为年轻的胚胎细胞。

在此过程中，成年细胞恢复了年轻状态，这种神奇的转变是通过擦拭DNA分子标签来实现的，这些分子标签不仅可以区分皮肤细胞和心肌细胞，还可以区分其他与年龄相关的标签。

2006年，萨尔克生物学研究所的研究人员发现，如果在过早衰老的小鼠中表达Yamanaka因子，则会将它们的寿命延长约20％，但是还不知道是否适用于人类。

对此，科学家们设计了一种方法，利用“信使RNA”在人的皮肤和血管细胞中短暂表达这些重编程因子。因为信使RNA在细胞中可以迅速降解，所以信号的持续时间能够被严格控制。

如下图所示，研究人员比较了处理后的老年人细胞（Treated aged）、对照细胞（Untreated aged）以及年轻人细胞（Young）之间的基因表达模式的差别。他们发现，如果使用重编程因子处理老年人细胞，仅四天后就会表现出逆转年轻的迹象。

另外，当分析衰老相关的化学标签时，结果表明，处理后细胞平均比正常细胞年轻了约1.5至3.5岁，其峰值分别为3.5岁（皮肤细胞）和7.5岁（血管内细胞）。

比较细胞衰老标志

接下来，研究人员仔细分析了这些细胞的衰老标志，包括感知营养、代谢物和细胞垃圾等。结果发现，就处理过的细胞而言，这些衰老标志已经消失。

此外，如下图所示，如果将经过治疗的肌肉干细胞移植回衰老小鼠后，更神奇的事情发生了，衰老小鼠恢复了年轻小鼠的肌肉力量！

最后，研究人员还发现，将骨关节炎细胞短暂暴露于重编程因子中，炎症分子会减少分泌，其细胞分裂功能也会得到提高，该方法或许可以用于治疗关节炎，如下图所示。

目前，研究人员正在优化使人体细胞恢复活力所需的重编程蛋白质组合，为了证明蛋白质组合的安全性，实验室中必须对其经过严格测试。

参考文献

https://www.nature.com/articles/s41467-020-15174-3.pdf

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原标题：《《自然·通讯》最新发现：衰老细胞可以恢复年轻状态！》

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