藏在幹細胞中的「不老泉」——Nanog

2021-02-20 Cell

圖片從左到右分別表示：正常功能的幹細胞、由於早衰症失去功能的幹細胞、被Nanog基因重新啟動功能的早衰幹細胞。 圖片來自參考文獻

Nanog是於2003年在胚胎幹細胞內發現的一種轉錄因子，它在維持胚胎幹細胞全能性中起著重要作用。來自布法羅大學研究團隊的一系列實驗表明，該基因導入休眠細胞是預防骨質疏鬆、動脈堵塞等衰老相關疾病的關鍵。近日，該團隊發表在Stem Cells上的研究證明Nanog有希望對抗早衰症。

「對Nanog的研究幫助我們去更好地理解衰老過程，以及最終如何逆轉該過程。」 領導該研究項目的布法羅大學化學與生物工程學院的教授Stelios T. Andreadis說。

為了對抗衰老，人體內儲存了一些未分化的細胞，它們可以再生為器官組織，這些細胞被稱為成體幹細胞。成體幹細胞存在於機體的各種組織器官中，在正常情況下它們大多處於休眠狀態，而在病理狀態或在外因誘導下可以表現出不同程度的再生及更新能力。但是隨著衰老，多數成體幹細胞都不能很好地行使自身功能，這將導致一系列衰老相關疾病的發生。因此，逆轉衰老對幹細胞的影響，尤其是重啟這些幹細胞成了人類克服衰老疾病難題的關鍵。

Andreadis在之前的研究中觀察了一些位於動脈、腸道等組織的平滑肌細胞，發現隨著機體衰老，成體幹細胞形成肌肉及產生收縮力的能力減弱。在近日發表的新研究中，該研究組將Nanog基因引入到衰老的幹細胞之中，他們發現Nanog開啟了兩條重要的信號通路：ROCK和TGF-β，並最終啟動了休眠的肌動蛋白（actin），而actin所構造的細胞骨架在成體幹細胞形成肌細胞的過程中是必須的。它們所產生的收縮力最終幫助由於衰老而喪失功能的成體幹細胞恢復再生功能。

「Nanog不僅有延緩衰老的能力，在某些情況下它甚至有逆轉衰老的潛力」。Andreadis說。同時，他還指出他們在三種不同的衰老模型中驗證了Nanog作用，包括：老年捐贈者的細胞，培養的衰老細胞，衰老症患者的細胞。

此外，研究人員還發現Nanog激活了許多肌肉形成過程中的關鍵調控因子——血清反應因子（SRF），這暗示著Nanog的效應可能同樣適用於骨骼肌、心肌等其他肌細胞。

目前研究人員正將重點放在尋找一種可以替代或模仿Nanog效應的藥物上。這將使他們了解到在衰老過程中，機體的哪些方面是可以被逆轉的，這對於動脈粥樣硬化、骨質疏鬆症、阿爾茨海默病等疾病有一定的提示作用。

備註：本文編譯自medicalxpress網站，原標題：「Embryonic gene Nanog reverses aging in adult stem cells」

NANOG Reverses the Myogenic Differentiation Potential of Senescent Stem Cells by Restoring ACTIN Filamentous Organization and SRF-Dependent Gene Expression

文獻檢索：10.1002/stem.2452

文獻期刊：STEM CELLS

文獻標籤：Senescence    stem cell

Cellular senescence as a result of organismal aging or progeroid diseases leads to stem cell pool exhaustion hindering tissue regeneration and contributing to the progression of age related disorders. Here we discovered that ectopic expression of the pluripotent factor NANOG in senescent or progeroid myogenic progenitors reversed cellular aging and restored completely the ability to generate contractile force. To elicit its effects, NANOG enabled reactivation of the ROCK and Transforming Growth Factor (TGF)-β pathways—both of which were impaired in senescent cells—leading to ACTIN polymerization, MRTF-A translocation into the nucleus and serum response factor (SRF)-dependent myogenic gene expression. Collectively our data reveal that cellular senescence can be reversed and provide a novel strategy to regain the lost function of aged stem cells without reprogramming to the pluripotent state.

來源：生物探索


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