科學家在實驗室成功逆轉衰老的人類細胞

2020-11-23 生物谷

2018年8月28日 訊 /生物谷BIOON/ --很多人希望在有生之年看到機體衰老能被逆轉,當然這與現實或許還有很長一段距離,但在一項最新的研究報告中,研究人員就通過研究成功逆轉了人類細胞的衰老,這或有望未來幫助科學家們開發抗機體退化的藥物。

老化可以被看作是身體機能的逐漸衰退,其與人類很多慢性疾病都直接相關,比如癌症、糖尿病和痴呆症等,我們的細胞和組織停止發揮功能有很多原因,但研究人員對機體衰老的研究主要聚焦於對組織和器官中衰老細胞的積累進行研究。

圖片來源:iran-daily.com

衰老細胞是一些老化變性的細胞,其並不能發揮正常的功能,但卻會危害周圍正常細胞的功能,移除這些老化異常的細胞就能夠改善動物機體老化的許多特性,比如減緩個體白內障的發作等。目前研究人員並不清楚為何隨著年齡增長機體細胞會變得衰老,但對於DNA的損傷,暴露於炎症以及對染色體末端保護性分子—端粒的損傷都已經被研究人員一一證實了。

最近研究人員還發現,衰老的一個驅動因素可能是機體在正確的時間和地點開啟和關閉基因的能力的缺失。

一個基因 很多信息

隨著年齡增長,我們會失去控制基因調節的能力,機體中每個細胞都含有維持生命所需要的所有信息,但在所有組織或所有狀況下並不是所有的基因都會被開啟表達,這就是為何儘管含有相同的基因,但心臟細胞與腎臟細胞並不相同的原因了。當一個基因被細胞內或細胞外的信號所激活時,其就會製造一種分子信息(RNA),其含有基因製造任何東西所需要的信息,如今我們都知道,機體中超過95%的基因實際上都能夠製造多種不同類型的信息(依據細胞所需)。

那麼思考這個問題的一個好方法就是將每個基因都當做一個食譜,你可以做香草海綿或巧克力蛋糕,這取決於是否含有巧克力,我們機體基因的工作方式就像這樣,在任何給定的時間內,由一組大約300個被稱之為剪接因子(splicing factors)的蛋白質來決定產生哪種類型的信息。

隨著機體年齡增長,機體所製造剪接因子的水平就會下降,這也就意味著,衰老的細胞或許不再能夠開啟或關閉基因的表達來對環境中的改變做出反應,研究者還發現,在老年人機體中,這些重要的調節子的水平在血液樣本中會發生下降,同時在不同組織類型分離的老化細胞中亦是如此。

圖片來源:thediagonal.com

修護衰老細胞

如今研究人員正在尋找方法來抑制剪接因子的水平下降,研究人員通過研究發現,利用一種能夠釋放少量硫化氫的化學物質來處理老化細胞,就能夠有效增加剪接因子的水平,從而使得老化的人類細胞開始變得年輕化。

硫化氫是機體中存在的一種天然分子,有研究表明,其能夠改善動物機體中年齡相關疾病的多種特性,但如果水平過高就會給機體帶來損傷作用,因此研究人員就需要找到一種新方法來直接將硫化氫運輸到所需要的細胞部分中去。利用一種「分子郵政編碼」(molecular postcode),研究者就能夠將硫化氫分子直接運輸到細胞線粒體中,且並不會損傷線粒體的功能(線粒體是細胞的能量工廠)。

未來,研究人員希望能利用諸如此類分子工具移除機體中的老化細胞,從而靶向治療多種年齡相關的疾病,這或許只是這項令人興奮的研究的開始。(生物谷Bioon.com)

參考資料:

【1】Faragher RG, McArdle A, Willows A, et al. Senescence in the aging process. F1000Res. 2017 Jul 25;6:1219. doi: 10.12688/f1000research.10903.1. eCollection 2017

【2】Baker DJ, Wijshake T, Tchkonia T, LeBrasseur NK,et al. Clearance of p16Ink4a-positive senescent cells delays ageing-associated disorders. Nature. 2011 Nov 2;479(7372):232-6. doi: 10.1038/nature10600.

【3】Bodnar AG, Ouellette M, Frolkis M, et al. Extension of life-span by introduction of telomerase into normal human cells. Science. 1998 Jan 16;279(5349):349-52.

【4】Qun Pan, Ofer Shai, Leo J Lee, et al. Deep surveying of alternative splicing complexity in the human transcriptome by high-throughput sequencing. Nature Genetics volume 40, pages 1413–1415 (2008) doi:10.1038/ng.259

【5】Holly AC, Melzer D, Pilling LC, et al. Changes in splicing factor expression are associated with advancing age in man. Mech Ageing Dev. 2013 Sep;134(9):356-66. doi: 10.1016/j.mad.2013.05.006

【6】Latorre E, Torregrossa R, Wood ME, et al. Mitochondria-targeted hydrogen sulfide attenuates endothelial senescence by selective induction of splicing factors HNRNPD and SRSF2. Aging (Albany NY). 2018 Jul 19;10(7):1666-1681. doi: 10.18632/aging.101500.

【7】Lee HJ, Feliers D, Barnes JL, et al. Hydrogen sulfide ameliorates aging-associated changes in the kidney. Geroscience. 2018 Apr;40(2):163-176. doi: 10.1007/s11357-018-0018-y

【8】Qiao WL, Yang WX, Liu L, et al. Exogenous hydrogen sulfide reduces vascular aging in D-galactose-induced subacute aging rats. Sheng Li Xue Bao. 2014 Jun 25;66(3):276-82.

【9】Ikeda K, Marutani E, Hirai S, et al. Mitochondria-targeted hydrogen sulfide donor AP39 improves neurological outcomes after cardiac arrest in mice. Nitric Oxide. 2015 Sep 15;49:90-6. doi: 10.1016/j.niox.2015.05.001

【10】Ageing in human cells successfully reversed in the lab

Lorna Harries & Matt Whiteman, August 10, 2018 1.02pm BST

相關焦點

  • 人類衰老逆轉,實驗:3個月衰老細胞減少37%
    根據《老齡化》雜誌發布的新研究表明,科學家聲稱,人類衰老逆轉過程在世界上首次被證實,也就是說科學家成功逆轉了人類衰老過程 根據科學家表示,這種開創性的扭轉,使用的是一種「氧氣療法」。而逆轉的兩個關鍵指標是端粒長度和衰老細胞蓄積,以色列科學家通過對35名志願者進行了該實驗的實施。報告指出,隨著人類端粒的長大-染色體末端的保護帽變短,衰老的衰老細胞增多。這樣人類的壽命將會更短,而我們改變了這一過程,這意味著壽命將會出現增長的情況。
  • 人類衰老逆轉,實驗:3個月衰老細胞減少37%
    ,也就是說科學家成功逆轉了人類衰老過程。根據科學家表示,這種開創性的扭轉,使用的是一種「氧氣療法」。而逆轉的兩個關鍵指標是端粒長度和衰老細胞蓄積,以色列科學家通過對35名志願者進行了該實驗的實施。報告指出,隨著人類端粒的長大-染色體末端的保護帽變短,衰老的衰老細胞增多。
  • 科學家首次逆轉細胞衰老,多吸氧就夠了!
    科學家首次逆轉細胞衰老,多吸氧就夠了!根據此前英國《自然》雜誌發表的新研究發現:人類壽命極限可能增加到125歲。人類衰老是一個自然過程,是許多病理、生理和心理過程的綜合作用的必然結果,表現為結構的退行性變和機能的衰退,適應性和抵抗力減退。從生理來說,人體的細胞時時刻刻都在複製分化,細胞的更替也就是人類生理衰老的過程。而細胞在複製過程中,端粒總是在不斷縮短,這是人類衰老的生理根源。
  • 科學家首次逆轉了人類細胞衰老過程
    每當體內的細胞複製時,就會有年長的細胞死掉,這個過程是由「端粒」的縮短引發的,「端粒」是我們染色體上的結構。近期,以色列的科學家表示,在一項涉及26位患者的小型研究中,他們已經能夠逆轉這一過程並延長端粒的長度。
  • 中外科學家揭示人類幹細胞衰老機理
    近日,來自中科院生物物理研究所劉光慧實驗室、美國索爾克研究所等機構的中外科學家,首次揭示了異染色質的高級結構失序是人類幹細胞衰老的驅動力之一,為延緩衰老和防治衰老相關疾病提供了新的潛在靶點。
  • 從上帝那裡偷時間,以色列科學家表示,找到了逆轉人類衰老的方法
    近日,以色列生物科學家說,他們通過多次試驗,已經成功地逆轉了生物衰老過程——關鍵的秘訣就是使用氧氣。具體而言,研究集中於該過程是否可以逆轉生物衰老的兩個關鍵指標:DNA端粒的縮短和減少衰老細胞的積累。 端粒是染色體的末端,由非編碼DNA的重複序列組成,可充當緩衝器以保護染色體在複製細胞過程中不受損壞。每次複製發生時,這些緩衝器都會受到損害,從而使其越來越短。
  • 人類停止衰老的時代要來了?科學家從細胞和基因中發現逆轉衰老的線索
    人類停止衰老的時代要來了?科學家從細胞和基因中發現逆轉衰老的線索  黃琨 • 2020-07-02 18:04:41 來源:前瞻網 E4048
  • 戰勝衰老!哈佛科學家成功逆轉複雜組織的年齡,並恢復功能
    首次成功逆轉青光眼引起的視力損失。研究人員認為,這一發現有望促進各種器官的組織修復,並扭轉人類衰老和年齡相關疾病。一個抗衰老的新時代或許由此開啟。在細胞研究中,科學家已經發現,山中因子的異位表達可以將培養的體細胞重新編程成為多能幹細胞,這種方法甚至可以抹去細胞身份,重置DNA甲基化年齡。然而,山中因子抗衰老的能力,不是逆轉衰老,而是直接將細胞「打回娘胎」,甚至讓細胞忘記自己究竟是誰。這顯然不是人類想要的。
  • 人類首次發現逆轉衰老的方法
    衰老,被認為是人類必然要經歷的過程,隨著細胞不斷分裂和繁殖,它們逐漸退化,人也隨之老去延緩衰老被認為是不可能完成的任務,但根據以色列一項最新研究,有一種方法可以逆轉這個過程。據外媒insider報導,由以色列科學家西埃.埃夫拉蒂(Shai Efrati) 主導的一項研究發現,一種特殊的氧氣處理可以改善衰老的2個關鍵指標。治療後,被實驗者的端粒長度增加了20%,同時衰老細胞明顯減少。
  • 人類「返老還童」不是夢?重新編碼幹細胞或逆轉衰老
    這些幹細胞存放在史丹福大學的洛利?羅凱幹細胞研究大樓(美國最大的幹細胞研究機構之一)深處,塞巴斯蒂亞諾負責維持它們的溫度和溼度。在他周圍還有眾多研究人員,每個人都有自己的目標。  塞巴斯蒂亞諾的研究項目則充滿野心:他希望逆轉人類的衰老。幹細胞是一類充滿潛力的細胞。它們能對自己進行重編碼,分化成具有各種功能的細胞,並在早期發育中扮演著至關重要的角色。
  • 逆轉衰老!可恢復端粒長度方法找到
    逆轉衰老!可恢復端粒長度方法找到  為開發延緩衰老新藥鋪平道路  科技日報北京4月28日電 (記者張夢然)據Sciencedirect科學資訊網27日消息稱,美國一個研究團隊在抗衰老研究上取得了突破性進展:他們篩選了超過10萬種已知的化學物質,成功發現了能夠恢復小鼠體內端粒長度的小分子。相關研究發表在《細胞·幹細胞》雜誌上。
  • Cell刊發新研究:逆轉衰老真的實現了
    我們也許可以通過逆轉因衰老而改變的基因活性來減緩衰老進程,甚至逆轉衰老。的研究人員通過調節一些關鍵基因的表達水平,成功誘導分化後的成熟細胞成為胚胎類似細胞,實現了體外逆轉小鼠和人類細胞的衰老狀態。
  • 以色列科學家首次逆轉人類衰老,年輕25歲?
    延緩衰老、永葆青春,自古以來就是人類不懈追求的目標,也是科學家致力研究的領域。在學術界,關於人體衰老的學說有很多,比如:自由基學說、免疫學說、細胞學說、基因學說等。每種學說都有自己的理論基礎和研究的成果,但由於受到人類科學的整體發展水平限制,各種學說的發展程度並不一致。從細胞學的角度看,人類細胞的更新靠細胞自身的分裂,而分裂次數僅有50~100次(極限),當細胞不再分裂,便逐漸衰竭而死亡。
  • 逆轉衰老 可恢復端粒長度方法找到
    逆轉衰老 可恢復端粒長度方法找到 為開發延緩衰老新藥鋪平道路 2020-04-29 科技日報 張夢然 相關研究發表在《細胞·幹細胞》雜誌上。  現階段,人類抗衰老研究大多數集中在染色體末端的「小帽子」——端粒上,端粒能夠防止基因DNA密碼的「磨損」,在生物健康和衰老進程中至關重要。但在細胞每次分裂時,它們都會變短一些,直到細胞不再分裂而死亡。如果能干預這一過程,則將實現對衰老以及衰老帶來的不良影響的調節。
  • 以色列科學家逆轉人類衰老過程:加壓吸氧3個月,身體年輕25歲?
    11月20日,據《每日郵報》報導,以色列科學家們取得了一項突破性研究。這是一項可以改變衰老狀態的生物學研究。在這項獨特的研究中,科學家們使用氧氣療法,逆轉了生物衰老的兩個關鍵指標「端粒縮短」和「衰老細胞積聚」。據相關研究人員稱,這樣的療法可以改變老年人的身體。
  • Nature封面:逆轉視神經衰老恢復視力,醫學治療領域將產生重大轉變
    如果對該方法加以複製,必將為促進各種器官的組織修復鋪平道路,並將逆轉人類的衰老,解決與年齡相關的疾病。逆轉衰老時鐘的技術2006 年,日本京都大學山中伸彌領導的一個研究小組發現,通過將 4 個基因插入到成體細胞的 DNA 中,就能夠使其變成多功能幹細胞。
  • Nature封面:逆轉視神經衰老恢復視力,醫學治療領域將產生重大轉變
    具體而言,研究人員對老年小鼠的視網膜細胞重新編程,使其重新獲得年輕細胞的基因功能,讓小鼠由衰老導致的受損視力重獲新生,該研究還成功地逆轉了青光眼所致的小鼠視神經損傷,並恢復它們受損的視力。圖 | 最新一期 Nature 雜誌封面(來源:Nature)研究人員表示,該研究首次成功地扭轉了由青光眼引起的視力損失,而不僅僅是阻止其惡性發展。如果對該方法加以複製,必將為促進各種器官的組織修復鋪平道路,並將逆轉人類的衰老,解決與年齡相關的疾病。
  • 逆轉衰老!高壓吸氧3個月,細胞年輕25歲
    在給健康老年人連續進行高壓氧治療(hyperbaric oxygen therapy)後,短短三個月,就能顯著停止、甚至逆轉細胞衰老過程。根據兩個關鍵的生物學指標,這些老年人的血細胞變得比實際年齡更加年輕。
  • 高壓吸氧3個月,細胞年輕25歲!科學家首次在人體試驗中逆轉衰老
    在給健康老年人連續進行高壓氧治療(hyperbaric oxygen therapy)後,短短三個月,就能顯著停止、甚至逆轉細胞衰老過程。根據兩個關鍵的生物學指標,這些老年人的血細胞變得比實際年齡更加年輕。
  • 逆轉衰老時鐘,科學家成功恢復老年小鼠視力
    · 醫療健康逆轉衰老時鐘,科學家成功恢復老年小鼠視力,成功恢復了老年小鼠的受損視力。有理論認為,隨著年齡增長,表觀基因組的變化會導致細胞讀取錯誤的基因和功能失常,從而引起與衰老相關的疾病。此外,該研究還成功逆轉了青光眼所致的小鼠視神經損傷,並恢復小鼠的視力。