【纵横网】近日,德国波恩大学医院、波恩大学联合亚琛工业大学科研团队在《衰老细胞》(Aging Cell)发表一项重要成果,研究人员在实验室中通过直接重编程技术,将80岁受试者来源的红细胞前体细胞转化为神经干细胞,细胞表观遗传分子年龄重置至20岁以下,实现超过60年的细胞衰老标志物逆转,为衰老机制、阿尔茨海默病等神经退行性疾病研究搭建全新实验模型。

在人体中,各类功能特化细胞源自受精卵,遗传基因组基本一致,但发育分化后会形成稳定的细胞身份,在自然条件下血细胞、皮肤细胞等无法跨谱系转化为神经细胞。借助转录因子调控技术,现代重编程手段能够改写细胞基因激活模式,打破这一生物屏障,让成熟细胞获得全新分化潜能。
“通过这种方法,我们直接将红细胞前体转化为神经干细胞。”波恩大学医院重建神经生物学研究所所长Oliver Brüstle教授介绍。该团队前期动物实验已经证实,经该路径生成的神经细胞移植至小鼠大脑后,可以与宿主原有神经元成功建立功能连接,具备神经组织分化潜力。
和以往两步式重编程方案不同,该研究绕过多能干细胞中间阶段,不先将细胞诱导为全能性的多能干细胞,直接完成血细胞向神经干细胞的定向转化。传统重编程衰老重置速度快,难以捕捉中间变化过程;而本次转化是一个长达百余天的渐进式返老过程,科研人员可以持续追踪细胞在重编程周期内的动态变化。观测数据显示,在转化第50天左右,细胞即可实现约60年的表观年龄下降。
研究团队依靠表观遗传时钟评估细胞生物年龄。表观遗传时钟依托DNA甲基化等化学修饰特征测算细胞分子年龄,这类修饰不会改变DNA本身序列,但会调控基因的表达活跃度,修饰模式随衰老持续发生改变,是国际公认的衰老标志物。本次检测结果证实,高龄供体细胞重编程后,衰老相关表观标记被大幅清除,不仅分子年龄显著回拨,细胞功能特征也呈现年轻细胞的表现状态。
Brüstle教授表示,这种长达上百天的渐进式表观去衰老体系,是极具价值的研究工具。科研人员可以依托该模型,解析调控细胞年轻化的分子通路,筛选能够加速或延缓细胞返老进程的活性物质,厘清衰老背后的底层调控逻辑。
年龄是阿尔茨海默病等神经退行性疾病最核心的风险因素。研究团队强调,该成果目前仅为实验室细胞模型,尚未形成可用于人体的抗衰老治疗手段,但这套技术为解析衰老相关的脑细胞病变提供了全新路径,有望助力后续针对阿尔茨海默病等脑部退行性疾病的机制研究与靶点筛选。
本项研究获得欧盟地平线2020计划、德国研究基金会(DFG)以及联邦研究、技术与航天部(BMFRT)资助,合作单位包含波恩大学医院、波恩大学、亚琛工业大学。
编辑 | 董先明