随着身体年龄的增长，器官功能逐渐衰退，罹患心血管疾病、癌症和神经退行性疾病等多种疾病的风险也会增加。了解身体如何衰老是一个热门的研究领域，因为它可能表明促进健康衰老的方法。

贝勒医学院、旧金山陈·扎克伯格生物中心、基因泰克和合作机构的科学家们进行的一项国际研究现已生成了第一个衰老果蝇细胞图谱(AFCA)，详细描述了163种不同细胞类型的衰老过程。果蝇实验室模型生物，黑腹果蝇。研究小组对单个细胞的深入遗传分析表明，果蝇体内不同的细胞类型的衰老程度不同，每种细胞类型都遵循一个涉及细胞类型特异性基因表达变化模式的过程。研究人员表示，AFCA将为科学家进行果蝇和衰老研究提供宝贵的资源，作为研究衰老和年龄相关疾病的参考，并有可能评估抗衰老策略的成功与否。

首席研究员HeinrichJasper博士说：“这项研究的一个关键观察结果是，细胞中特定于细胞类型的衰老模式可用于衡量生物年龄，即生物体的相对衰老状态，与其实际年龄无关。”在基因泰克。“这将进一步深入了解饮食、药物和疾病等因素，这些因素可能会改变衰老轨迹，从而使有机体比实际年龄‘年轻’或‘衰老’。”Jasper是该团队在《科学》杂志上发表的论文的共同通讯作者，题为“老化蝇细胞图谱以细胞分辨率识别详尽的衰老特征”，其中该团队得出结论：“该图谱为研究复杂的衰老基本原理提供了宝贵的资源。有机体。”

作者解释说，衰老是一个自然过程，与体内组织的逐渐衰退有关，这个过程会增加患各种疾病的风险。尽管衰老研究有着悠久的历史，并且已经提出了几种衰老假说，但在了解衰老对不同细胞类型的组成和维持的影响方面，仍然存在未解答的问题。例如，作者写道：“衰老如何影响细胞组成和特定细胞类型的维持?不同细胞类型的衰老速度相同吗?我们可以使用一种细胞类型的转录组来预测年龄吗?哪些基因和信号通路导致不同细胞类型的衰老?”

贝勒赫芬顿衰老中心分子和人类遗传学助理教授李洪杰博士补充道：“研究表明，例如，大脑中的神经元等某些细胞比肠道内壁的细胞寿命更长，而肠道内壁的细胞则比肠壁细胞的寿命长。经常被新的替换，”李也是贝勒丹·L·邓肯综合癌症中心的成员。

果蝇是研究人类状况的著名模型。“果蝇，黑腹果蝇，一直是遗传学、神经生物学、发育和衰老领域许多关键发现的基础，”作者继续说道。事实上，大约75%与人类疾病相关的基因在果蝇中具有功能相似的对应基因，并且人类的许多与年龄相关的功能变化也在果蝇中观察到，“包括运动活动、学习和记忆力、心脏功能的下降”。功能和生育能力，”他们继续说道。“因此，对果蝇与年龄相关的衰退的分子和遗传基础的正确描述应该为果蝇和其他生物体的衰老研究提供重要资源。”李继续说道：“我们的团队有兴趣更好地了解不同细胞类型的衰老方式有何不同，为此，

研究人员从老化的实验室果蝇中采集了30天、50天和70天的细胞样本。一只70天龄的苍蝇相当于一个80岁的人。在每个时间点，团队都进行单核RNA测序(snRNA-seq)来分析不同器官中单个细胞的基因表达变化。然后他们将结果与五天大的幼果蝇细胞的结果进行了比较。研究小组特别检查了四种不同的衰老特征：细胞组成变化、差异表达基因(DEG)数量、表达基因数量变化以及细胞同一性下降。他们发现，随着果蝇的衰老，这些特征会根据细胞类型特异性模式发生整体变化。

“我们发现衰老会影响整个果蝇的细胞组成，”李说。脂肪体细胞是数量增加最多的细胞类型之一，而肌肉细胞减少最多。然而，在果蝇的一生中，神经元的细胞数量并未出现重大变化。李补充道，“此外，对不同细胞类型表达的基因的及时分析表明，脂肪细胞在年轻果蝇和年老果蝇中表达的基因数量差异最大。”

研究人员发现，在分析的所有细胞类型中，大约80%的细胞类型表达的基因数量减少，20%的细胞类型表达的基因数量增加。“我们计划在未来研究这一观察的机制，”共同第一作者、赫芬顿老龄化中心博士后助理Tzu-ChiaoLu博士说。

研究小组还发现，定义细胞身份的细胞基因表达程序会随着动物年龄的增长而变化。“例如，与年轻果蝇中的飞行肌身份标记Nig1相比，年长果蝇中的标记显着减少，而其他标记随着果蝇年龄的增长而开始出现，”Li说。

“我们使用不同的老化特征进行的分析提供了几个关键的见解，”该团队在他们的论文中总结道。“首先，不同的细胞类型具有不同的衰老模式……其次，我们观察到单个细胞类型对组织衰老的贡献存在差异……第三，排名最高的细胞类型包括所有脂肪细胞。”他们承认，这是令人惊讶的，“我们并不完全了解潜在的机制。这可能与这些细胞类型在不同的生理条件下发挥多种关键作用有关，例如脂质储存和代谢、免疫反应以及与肌肉和肠道的器官间通讯。”

“我们了解到，我们研究的四种衰老特征中的每一种都测量细胞的不同方面，并且没有一个特征适用于所有细胞类型，”李继续说道。“结合所有衰老特征，我们发现了独特的细胞类型特异性衰老模式，并对它们进行比较，揭示了有用且有趣的发现。例如，大脑中的神经元衰老缓慢，而肌肉、脂肪和肝细胞衰老得更快。此外，细胞类型特定的衰老模式可能会因性别而异。”

斯坦福大学生物工程和应用物理学教授、该报告的共同通讯作者StephenQuake博士表示，新图谱为科学家更好地了解衰老生物学提供了强大的、开放的资源。“通过高效的合作，我们的团队创建了一张极其详细的图谱，展示了果蝇中多种细胞类型的基因表达如何随着衰老而变化。由于这些基因中的大多数在人类中具有相似的作用，因此该数据集提供了一个独特的有利位置来开始解释为什么许多严重的人类疾病在晚年出现。”奎克还是陈·扎克伯格计划(CZI)的科学负责人。

正如作者在研究文章摘要中总结的那样，AFCA代表“……研究衰老和年龄相关疾病的重要而及时的资源。它有潜力作为整个有机体衰老的参考，可以作为探索不同年龄相关疾病的基线，并了解不同的长寿扰动如何在细胞分辨率上延长寿命。”

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