巴布拉汉姆研究所的科学家们开发出一种方法，可以将人类皮肤细胞“时间跳跃”30年，使细胞衰老时钟倒转，同时又不会丧失专门的细胞功能。该研究所表观遗传学项目的研究人员表明，通过使用“成熟期瞬时重编程”方法，他们可以部分恢复衰老细胞的功能，并恢复生物年龄的分子测量。这项工作仍处于早期阶段，但研究人员表示，未来的发展有一天可能会彻底改变再生医学。

表观遗传学研究项目的组长WolfReik博士最近转任Altos实验室剑桥研究所的负责人，他说：“这项工作具有非常令人兴奋的意义。最终，我们或许能够识别无需重新编程即可恢复活力的基因，并专门针对这些基因来减少衰老的影响。这种方法有望带来有价值的发现，从而开辟令人惊叹的治疗视野。”

Reik与第一作者博士后DiljeetGill博士及其同事在eLife上发表了一篇题为“通过成熟阶段瞬时重编程实现人类细胞的多组学复兴”的论文，其中他们得出的结论是：“总的来说，我们证明，将返老还童与完全多能性重编程分开是可能的，这将有助于发现新的抗衰老基因和疗法。”

随着年龄的增长，我们细胞的功能能力会下降，基因组也会积累衰老的痕迹。“衰老是细胞和组织功能随着时间的推移逐渐衰退，几乎在所有生物体中都会发生，并且与多种分子特征有关，例如端粒磨损、遗传不稳定、表观遗传和转录改变以及错误折叠蛋白质的积累。”作者写道。研究小组继续说，一些与衰老相关的变化，例如转录组和表观遗传改变，可以被准确测量，因此可以用来生成“衰老时钟”，可以高精度预测人类和其他哺乳动物的实际年龄。。鉴于至少在原则上，转录组和表观遗传变化是可逆的，

再生生物学旨在修复或替换细胞，包括旧细胞。再生生物学最重要的工具之一是我们创造“诱导”干细胞的能力。2007年，ShinyaYamanaka博士成为第一位将具有特定功能的正常细胞转化为具有发育成任何细胞类型的特殊能力的干细胞的科学家。Reik及其同事报道的成熟期瞬时重编程方法基于用于制造干细胞的诺贝尔奖获奖技术，但通过在过程中部分停止重编程，克服了完全消除细胞身份的问题。正是这种能力使研究人员能够找到重编程细胞之间的精确平衡，使它们在生物学上更年轻，同时仍然能够恢复专门的细胞功能。

因此，虽然使用四种关键分子(称为山中因子)进行干细胞重编程的整个过程大约需要50天，但成熟期瞬时重编程仅将细胞暴露于山中因子13天。此时，与年龄相关的变化被消除，细胞暂时失去了它们的特性。

然后，科学家们给部分重新编程的细胞在正常条件下生长的时间，以观察它们的特定皮肤细胞功能是否恢复。基因组分析表明，这些细胞已经恢复了皮肤细胞(成纤维细胞)的标记特征，这一点通过观察重编程细胞中胶原蛋白的产生得到了证实。

“据我们所知，这是成熟期瞬时重编程的第一种方法，其中山中因子暂时表达到重编程的成熟期，然后因子的表达被废除，”作者说。

为了证明细胞已经恢复活力，研究人员寻找衰老标志的变化。吉尔解释说：“过去十年，我们对分子水平衰老的理解取得了进展，催生了一些技术，使研究人员能够测量人类细胞中与年龄相关的生物变化。我们能够将其应用到我们的实验中，以确定我们的新方法所实现的重新编程的程度。”

研究人员研究了细胞的表观遗传时钟(基因组中化学标签的存在)以及细胞衰老的转录组学测量。他们发现，与参考数据集相比，重编程的细胞与年轻30岁的细胞相匹配。他们写道：“正如预期的那样，我们观察到衰老趋势的整体逆转，衰老过程中上调的基因在瞬时重编程后被下调，而衰老过程中下调的基因在瞬时重编程后被上调。”“总的来说，我们的数据表明，13天的瞬时重编程(但显然不是更长或更短的时间)代表了一个‘最佳点’，可以促进甲基化组和转录组的部分恢复，将表观遗传和转录年龄减少约30年。”

新报道的技术的潜在应用将取决于细胞不仅看起来更年轻，而且还取决于年轻细胞的功能。成纤维细胞产生胶原蛋白，这是一种存在于骨骼、皮肤肌腱和韧带中的分子，有助于为组织提供结构并治愈伤口。研究小组证实，与未经历重编程过程的对照细胞相比，使用新方法再生的成纤维细胞产生了更多的胶原蛋白。成纤维细胞也会进入需要修复的区域，当科学家通过在培养皿中的一层细胞中创建人工切口来测试部分恢复活力的细胞时，他们发现经过处理的成纤维细胞比旧细胞更快地进入间隙。

这代表了一个有希望的迹象，表明该团队的细胞再生方法最终可以用于创造更能治愈伤口的细胞。研究小组表示：“我们的数据表明，短暂重编程后的恢复可以在转录和蛋白质水平上使成纤维细胞恢复活力，至少基于胶原蛋白的产生，并且至少部分地在功能上恢复活力。”“这表明我们的返老还童方案原则上可以恢复人体细胞的年轻功能。”

该研究还可能开辟其他治疗的可能性。研究人员观察到，成熟期短暂重编程也对与年龄相关疾病和症状相关的其他基因产生影响。与阿尔茨海默氏病相关的APBA2基因和在白内障形成中发挥作用的MAF基因都显示出向年轻化转录水平的变化。

作者总结道：“总的来说，我们的结果表明，在不获得稳定的多能性的情况下，实质性的复兴是可能的，并提出了一个令人兴奋的概念，即复兴计划可能与多能性计划分开。未来的研究有必要确定这两个程序可以在多大程度上分开，并可能导致发现无需iPSC重编程即可促进恢复活力的新靶标。”

成功的瞬时重编程背后的机制尚未完全清楚，这将是正在进行的研究的重点。研究人员推测，基因组中参与塑造细胞身份的关键区域可能会逃脱重编程过程。

吉尔进一步总结道：“我们的结果代表了我们对细胞重编程的理解向前迈出了一大步。我们已经证明，细胞可以在不丧失功能的情况下恢复活力，并且恢复活力可以恢复衰老细胞的某些功能。事实上，我们还看到与疾病相关的基因中衰老指标的逆转，这对于这项工作的未来来说特别有希望。”

版权说明：本站所有作品图文均由用户自行上传分享，仅供网友学习交流。若您的权利被侵害，请联系我们

标签：细胞编程研究