新認知:衰老並非線性過程而是階段性轉變

2024-12-24 | 來源: 煎蛋網 | 轉到微信 | 有0人參與評論 | 字體: 放大縮小 | 收藏 | 打印

一項研究揭示，衰老並非線性過程，而是由特定分子信號觸發的階段性轉變。細胞變化遵循特定節奏，或能為幹預衰老提供新思路。

如果你分別在7月和12月拍下同一棵楓樹的照片，你會看到夏天郁郁蔥蔥的綠葉和冬天光禿禿的枝幹的巨大對比。但這兩張照片並沒有展現變化的過程——是逐漸發生，還是瞬間轉變？事實上，落葉樹通常會等待環境信號，比如光照或溫度的變化，然後在一兩周內迅速落葉。

衰老，可能與這些樹木的變化更為相似。

根據洛克菲勒大學單細胞基因組與群體動態實驗室的一項開創性研究，哺乳動物在細胞層面的衰老軌跡與此類似。這項研究利用單細胞測序技術，掃描了超過2100萬個來自不同年齡階段的老鼠細胞，覆蓋了主要器官。這是迄今為止最大的單一研究細胞圖譜。

研究發現，在特定生命階段，各器官中某些細胞群體會同步發生變化。這表明衰老並非持續發生的過程，而是由特定的分子信號觸發的階段性變化。

實驗室負責人Cao Junyue表示，“某些細胞會大量增加，而另一些則迅速減少。這些變化隨著年齡的不同而異，並受相同的分子機制控制。這為我們提供了幹預衰老的新可能。”

從個性化技術到通用平台

單細胞測序是一種分析細胞基因表達和分子動態的方法。Cao的團隊曾用該技術發現稀有腦細胞類型，並研究腦細胞的衰老過程。本次研究中，研究生Zhang Zehao優化了一種名為EasySci的方法，將其擴展至覆蓋老鼠的所有主要器官。

“開發統一協議需要對不同器官的數千種條件進行測試，非常具有挑戰性。”Zhang表示。最終，EasySci成為一種通用平台，能夠系統性解析衰老和疾病機制。

本次研究通過EasySci分析了600多份樣本中約2100萬個細胞，覆蓋從年輕到老年的五個階段。

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研究發現，超過10種主要細胞類型和200種亞型在特定年齡段會顯著減少或增加。例如，在早期成年期(鼠齡3至12個月)，脂肪、肌肉和上皮組織中的特定細胞亞型數量急劇下降。而在晚期成年期(12至23個月)，不同類型的免疫細胞數量激增。

研究還顯示，這些變化與特定基因表達有關，無論細胞位於何處。例如，不同器官的細胞可能有不同功能，但受相同分子機制控制。

Cao指出，“這些階段性變化為我們提供了幹預衰老的重要線索。”

免疫細胞尤其在晚年大量增加。過量的B細胞和T細胞會引發炎症和自身免疫疾病。研究發現，缺乏這些細胞的免疫缺陷老鼠在其他細胞類型上也出現了與衰老相關的變化逆轉。

（示意圖）

性別差異與未來研究

意外發現表明，所有器官中都存在顯著的性別差異。例如，脂肪細胞前體在雄性和雌性中表現出不同的分子狀態。此外，衰老相關的B細胞在雌性中顯著擴增。這可能解釋了女性，尤其是老年女性，更容易患自身免疫疾病的原因。

Zhang強調，研究需要平衡性別樣本，以揭示普遍機制或開發針對性治療方法。

這項研究生成的2100萬細胞數據集PanSci是哺乳動物衰老的最大單細胞測序圖譜。Cao的實驗室計劃進一步研究未被充分理解的細胞亞型及其性別差異。全球科學家也可利用PanSci數據集，進行器官特異性研究或訓練機器學習模型。

“這項研究是未來衰老和疾病研究的金礦。”Zhang總結道。