Science:與衰老和疾病相關的「端粒長度」研究獲重大突破!

2021-01-13 中國生物技術網

端粒是存在於真核細胞線狀染色體末端的一小段DNA-蛋白質複合體，關於其長度的問題已備受矚目。因為它已被認為是人類衰老和疾病的重要生物標誌物。然而，大多數關於端粒長度和健康之間關係的研究都只限於單一的組織類型，即血液。對於研究衰老、疾病和生活方式對端粒長度影響的研究人員來說，血細胞是否可以作為其他組織的可靠替代物呢？

北京時間9月11日，發表《Science》上的一項新研究中，來自美國芝加哥大學領導的研究團隊對近1000名遺體捐贈者的25種不同人體組織的端粒長度進行了檢測。結果表明，全血端粒長度可以作為其他組織中端粒長度的替代物。該研究進一步支持了已有的端粒長度與衰老和疾病之間關係的研究。

端粒是位於染色體末端的重複的非編碼DNA序列，就像保護帽一樣防止基因組的退化。每次細胞分裂時，染色體都必須進行複製，給每個新細胞一個新拷貝，防止染色體相互融合和不被核酸酶降解，因此在每次複製時都會丟失一部分。端粒提供了少量額外的染色體作為緩衝，以保護重要的遺傳信息不會丟失。

正常衰老與端粒縮短有關，而端粒縮短與死亡率和與年齡相關疾病有關。但端粒縮短、衰老和疾病之間的關係尚未完全釐清，部分原因是科學家們還沒能完全了解端粒在不同組織類型之間的變化差異。

研究第一作者、芝加哥大學公共衛生科學系博士後研究員Kathryn Demanelis說：「大多數關於人類端粒長度的研究都集中在容易採集到的組織類型上，如血液或唾液。我們想了解在全血細胞中發現的端粒長度與在其他組織中發現的是否一致。」

在這項新研究中，研究人員利用了基因型-組織表達（GTEx）項目的組織樣本庫，這是一項大規模的公共資源，已從近千名人類供體的不同類型的組織中收集了樣本。

該研究通訊作者、芝加哥大學公共衛生科學和人類遺傳學助理教授Brandon Pierce說：「GTEx項目最初是為了研究遺傳變異如何調節不同組織中的基因活性，以及組織間的差異。我們將GTEx組織庫視作一個機會，它可以讓我們研究通常不容易獲得的組織類型，得以查看端粒長度這個重要的生物標誌物，並開始就端粒長度與肺癌等疾病之間的關係，以及端粒在不同組織中如何隨著年齡增長而縮短等提出更深層次的問題。」

該研究合著者、助理教授Muhammad Kibriya稱，他們使用了一種新型測定端粒長度的方法，成本與傳統方法相當，但具有更高的分析通量和更好的精確度。Kibriya說：「通過分析超過20種組織類型的6000多個組織樣本和近1000個死後人體樣本，我們能在其中發現端粒長度在統計學上有顯著差異。」

這使研究人員可以比較不同組織的端粒長度，如皮膚、大腦、肺、結腸和腎臟，以及血細胞中端粒的長度。

他們發現，在研究的23個組織樣本中，有15個組織中的端粒長度與全血細胞中的端粒長度呈明顯的正相關，從而支持使用容易收集的全血細胞端粒長度作為難以獲得組織（如大腦和腎臟）中端粒長度的替代物。

Pierce說：「我們還可以通過觀察所有這些組織類型來回答血細胞端粒的問題。一些模式在不同的組織中都存在，比如衰老過程中的端粒較短；非裔血統的人的端粒較長；女性的端粒較長等。」

這項研究有助于澄清過去關於個體特徵與端粒長度之間關係相互矛盾的研究結果。

這些結果將幫助研究人員了解端粒長度的哪些方面是由遺傳因素決定的，哪些則可能受到生活方式、環境暴露或表觀遺傳變化的影響。反過來，這將使科學家更容易研究和理解特定生物標誌物在衰老和疾病中的作用。

Pierce說：「作為流行病學家，我們總是試圖通過研究血液樣本來回答問題。因此我們必須意識到這些生物標誌物在不同組織類型中是如何變化的。這存在一個很大的局限。但我們知道遺傳的基因組序列在每個組織中都是相同的，所以如果我們能了解特定的遺傳變異是如何影響特定組織類型中的生物標誌物，如端粒長度，這將使研究變得更容易。反過來，我們還可以利用生物標誌物來預測遺傳變異。」

研究人員表示，未來的項目將進一步探索GTEx樣本庫，觀察不同組織類型的各種生物標誌物。

Demanelis說：「這項第一項提供資源的研究，可以更深入地了解端粒在不同組織中的長度，並允許其他研究人員將他們的數據與我們的結果進行比較。下一步，我們將研究其他標誌物，如DNA甲基化和不同類型組織的體細胞突變，以了解它們與端粒長度和衰老之間的關係。」

論文連結：

https://science.sciencemag.org/content/369/6509/eaaz6876

相關閱讀：

垃圾食品是「真.垃圾」！它奪走了端粒長度，讓人老得更快！

亦敵亦友！除了促癌，端粒酶還能保護健康細胞...

2019年熱文TOP10

1. 逆轉2型糖尿病的大牛又發文了：2型糖尿病是簡單的疾病，減肥或逆轉病情！

2. 剛剛，Science發布2019十大科學突破！

3. Science重磅！西蘭花「喚醒」抗腫瘤基因

4. 讀者淚目！《柳葉刀》全中文發表中國醫學博士「家書」：給父親的一封信

5. 《Science》重磅！汝之「蜜糖」，吾之「砒霜...」

6. 喝酒，尤其還臉紅的人，或面臨更高的痴呆風險

7. Nature重磅！第一個完全合成且徹底改變DNA密碼的生物誕生了

8. 這不是一顆大榛子！Science發表新型口服胰島素，或將取代傳統注射

9. Science為防禿頂支招：先從不脫髮開始...

10. 改變精子速度，可以影響後代性別？

相關焦點

  • 《科學》:與衰老和疾病相關的人體組織端粒長度研究獲重大突破!
    端粒是存在於真核細胞線狀染色體末端的一小段DNA-蛋白質複合體，關於其長度的問題已備受矚目。因為它已被認為是人類衰老和疾病的重要生物標誌物。然而，大多數關於端粒長度和健康之間關係的研究都只限於單一的組織類型，即血液。
  • Science:決定壽命的「端粒長度」研究獲重要突破
    來源 芝加哥大學醫學院翻譯 阿金審校 戚譯引長期以來，端粒長度一直被視作人類衰老和疾病的重要生物標誌物，但大部分關於端粒長度和健康之間關係的研究只調查了一種類型的組織：血液。
  • Science:端粒長度與性別、種族和慢性病相關
    端粒是在染色體末端發現的重複的非編碼DNA序列，就像保護帽一樣，可以保護染色體末端免於降解和融合，使重要的遺傳信息不致丟失。隨著細胞的不斷分裂，端粒長度（TL）會隨時間逐漸縮短，最終觸發細胞衰老，因此TL長期以來也一直被認為是人類衰老和疾病的重要生物標誌物。
  • 蛋白質研究「端粒相關蛋白對人類重大疾病作用機制的研究」重大...
    端粒和端粒蛋白是重要的人體細胞內分子結構。端粒酶的發現為蛋白質研究開拓了新的方法。科學家發現，端粒酶由RNA和蛋白質組成，端粒酶在卵巢、睪丸及幹細胞中表現活躍，但在體細胞中幾乎很難發現，所以端粒隨著細胞不斷分裂而縮短、導致人類組織和細胞衰老直至死亡。如果能夠找到並控制包括端粒酶在內的端粒相關蛋白，就有可能為預防、診斷和治療重大疾病以及衰老性疾病提供關鍵信息。
  • Science:是什麼決定了人類的端粒長度?
    Science：是什麼決定了人類的端粒長度？已有的研究顯示，端粒的DNA成分隨著細胞的每次分裂而縮短，最終會引發細胞衰老。血液細胞中的端粒長度（TL）作為人類衰老的生物標誌物和年齡相關疾病的危險因素已被廣泛研究。然而，至今為止，全血中的TL能夠在多大程度上反映疾病相關組織類型中的TL是未知的，而且關於不同人類組織中TL的變異性還沒有得到很好的描述。
  • 穩定端粒長度有望治療癌症等年齡相關疾病
    近日，一項刊登在國際雜誌Cell Metabolism上的研究報告中，來自貝勒醫學院的研究人員通過研究開發了一種新型策略來治療年齡相關的疾病，研究者指出，端粒的縮短或會損傷一類名為sirtuins的酶類的功能，酶類sirtuins能通過影響機體代謝過程和修復損傷的染色體的方式在維持細胞適應性上扮演著關鍵角色。
  • Cell Metabol:穩定端粒長度或有望治療癌症等年齡相關疾病
    2019年4月9日 訊 /生物谷BIOON/ --近日，一項刊登在國際雜誌Cell Metabolism上的研究報告中，來自貝勒醫學院的研究人員通過研究開發了一種新型策略來治療年齡相關的疾病，研究者指出，端粒的縮短或會損傷一類名為sirtuins的酶類的功能，酶類sirtuins能通過影響機體代謝過程和修復損傷的染色體的方式在維持細胞適應性上扮演著關鍵角色
  • 逆轉衰老 可恢復端粒長度方法找到
    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。
  • 中生醫學——從端粒長度解密抗衰
    事實上,人的衰老是一個複雜綜合作用的生理過程,並非由某一個單一因素決定。不過,在生命科學與時俱進的今天,我們已經能夠在細胞分子水平上對人體的衰老狀態給出科學精準的評估。這把評估的標尺,就是端粒。美國科學家伊莉莎白·布萊克本、卡羅爾·格雷德、傑克·紹斯塔克也因為這一重大的科學突破,在2009年獲得了諾貝爾醫學獎，他們已經證實，細胞分裂時染色體正是通過末端的端粒實現自我複製。
  • Science:不同人體組織中端粒長度存在差異
    圖片來源：Pixabay長期以來，端粒長度一直被視作人類衰老和疾病的重要生物標誌物，但大部分關於端粒長度和健康之間關係的研究只調查了一種類型的組織：血液。這一局限引發了下列問題：當研究人員研究衰老、疾病和生活方式因素對端粒長度的影響時，血細胞能否可靠地代表人體其他組織的情況呢？9 月 11 日，一項發表在《科學》雜誌上的新研究對此做出了回答。該研究分析了超過 20 種不同人體組織類型中的端粒長度，這些組織來自近 1000 名人類遺體捐贈者。
  • 逆轉衰老!可恢復端粒長度方法找到
    可恢復端粒長度方法找到 2020-04-29 03:31:49 來源：科技日報 作者：房家梁 責任編輯：房家梁 2020年04月29日 03:31　來源：科技日報
  • 端粒長度與性別、種族和慢性病相關,且因人體組織類型而異!
    隨著細胞的不斷分裂，端粒長度（TL）會隨時間逐漸縮短，最終觸發細胞衰老，因此TL長期以來也一直被認為是人類衰老和疾病的重要生物標誌物。正常衰老與端粒縮短有關，而端粒縮短與死亡率和與年齡有關的疾病相關。但端粒縮短，衰老與疾病之間的關係目前仍不完全清楚，且由於有關端粒長度與健康之間關係的大多數研究僅在血液中進行，因此也存在一個問題，血細胞中的端粒是否可以替代其他組織中的？
  • 科學家報導不同人類組織中端粒長度的決定因素
    科學家報導不同人類組織中端粒長度的決定因素 作者：小柯機器人 發布時間：2020/9/12 15:26:51 2020年9月11日，美國芝加哥大學Brandon L.
  • 科學網—端粒效應——揭開染色體與衰老之間的秘密
    近日，《實驗醫學雜誌》刊發的一項研究表明我們的染色體會隨著機體的變老而一起變老。那麼我們能不能通過改變染色體來延緩衰老、保持健康長壽呢？目前，世界上很多科學家都在嘗試解決這一問題。 2016年《自然》雜誌上的一項關於衰老的研究成果入選《科學》雜誌甄選的「2016年十大突破」。
  • 《Science》特刊:耗時10年,只為解答你對端粒的所有疑問
    衰老通過端粒長度，介導近千種基因表達的變化這些被端粒長度所影響的基因，主要集中涉及凋亡和細胞死亡這兩個關鍵的細胞事件，並不會直接牽扯到其他衰老標誌，顯然，端粒縮短只是衰老這面大網中的一個分支，這項結果，基本上徹底否定了通過延長端粒來根治衰老這一念想的可能性。02端粒長度是不是一種良好的衰老標識？
  • 兩諾獎得主就端粒長度能否預測衰老陷入爭論
    一旦端粒消耗殆盡，染色體則易於突變而導致某些疾病如癌症。因此，端粒和細胞老化有明顯的關係。 那麼，端粒的長度是否能夠預測我們的機體是否衰老以及我們對一些慢性病的易感性呢？在最新一期的《科學》雜誌上，兩派人表達了不同的觀點。  Blackburn創立了一家名為Telome Health的公司。
  • NMN的發現對人類延緩衰老意義重大
    NAD+前體NMN是目前唯一經過科學驗證的"長壽因子"，標誌著人類在衰老領域實現了重大突破。在2018年美國Herbalmax公司與加州理工學院(California Institute Of Technology)和賓夕法尼亞大學(University of Pennsylvania)等頂尖學術和研究機構合作的科學家通過酶催化技術，將NAD+前體NMN的成本降低了90%。
  • 端粒效應——揭開染色體與衰老之間的秘密—新聞—科學網
    近日，《實驗醫學雜誌》刊發的一項研究表明我們的染色體會隨著機體的變老而一起變老。那麼我們能不能通過改變染色體來延緩衰老、保持健康長壽呢？目前，世界上很多科學家都在嘗試解決這一問題。 2016年《自然》雜誌上的一項關於衰老的研究成果入選《科學》雜誌甄選的「2016年十大突破」。
  • 多篇文章解讀近期端粒相關研究成果!
    端粒是真核生物染色DNA末端的特殊結構，如今很多研究人員通過研究發現，端粒的長度與很多疾病的發生直接相關。本文中，小編整理了多篇研究報導來解析科學家們在端粒研究上取得的重要成果，分享給大家！
  • 精華盤點:端粒與人類疾病!
    但研究者並不不清楚我們確切的死亡事件，當然他們得出這樣的結論得益於對我們機體染色體生物鐘的研究，染色體末端的端粒可以幫助預測機體的壽命，其越短就表示我們壽命越短。較短的端粒可以幫助預測骨髓衰竭、肝臟疾病、皮膚及肺部疾病等；研究者在過去30年裡一直從事端粒的相關研究，他們試圖利用方法來延伸端粒，並且研究端粒的相關突變，而如今研究者發現了端粒和肺部疾病的關聯。