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通过长期部分重编程延缓小鼠衰老

众所周知,向细胞中添加四种重编程分子(Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc)(也称为“山中因子”)的混合物可以将表观遗传标记重置为其原始模式。部分重编程通过短时间表达重编程因子,使衰老细胞恢复年轻的表观遗传特征,并延长过早衰老小鼠模型的寿命。然而,长期部分重编程对生理老化野生型小鼠的影响尚不清楚。

现在,研究人员表明,长期部分重编程可以在小鼠的不同组织和有机体水平上产生恢复活力的效果。此外,他们表明治疗的持续时间决定了有益效果的程度。

这项工作发表在《自然衰老》的文章中,“体内部分重编程改变了小鼠生理衰老过程中与年龄相关的分子变化。”

“我们很高兴能够在整个生命周期中使用这种方法来减缓正常动物的衰老。这项技术对小鼠来说既安全又有效。”索尔克生物研究所基因表达实验室教授、AltosLabs研究所所长JuanCarlosIzpisuaBelmonte博士说道。“除了解决与年龄相关的疾病之外,这种方法还可以为生物医学界提供一种新工具,通过改善神经退行性疾病等不同疾病情况下的细胞功能和恢复能力来恢复组织和有机体健康。”

2016年,IzpisuaBelmonte的实验室首次报告称,他们可以利用山中因子来对抗衰老迹象并延长患有早衰疾病的小鼠的寿命。最近,研究小组发现,即使在年轻的小鼠中,山中因子也可以加速肌肉再生。根据这些初步观察,其他科学家也使用相同的方法来改善其他组织的功能,如心脏、大脑和视神经,这些组织与视觉有关。

在这项工作中,贝尔蒙特和同事在健康动物身上进行了各种长期部分重编程方案,包括生理衰老过程中不同的起始时间。

“我们真正想要确定的是,在更长的时间内使用这种方法是安全的,”索尔克的科学家PradeepReddy博士说。“事实上,我们没有看到对这些动物的健康、行为或体重有任何负面影响。”

一组小鼠从15个月大到22个月大(大约相当于人类50岁到70岁)定期接受山中因子剂量。另一组接受12至22个月的治疗,人类年龄约为35至70岁。第三组在25个月大时仅接受了1个月的治疗,与人类80岁的年龄相似。

与对照动物相比,接受山中因子的小鼠没有出现血细胞改变或神经系统变化。此外,研究小组在任何一组动物中都没有发现癌症。

作者指出,返老还童的效果与表观遗传时钟的逆转以及代谢和转录组的变化有关,包括与炎症、衰老和应激反应途径相关的基因表达减少。

当受伤时,接受治疗的动物的皮肤细胞具有更强的增殖能力,并且不太可能形成永久性疤痕——年老的动物通常表现出更少的皮肤细胞增殖和更多的疤痕。此外,接受治疗的动物血液中的代谢分子没有表现出正常的与年龄相关的变化。

在用山中因子治疗7或10个月的动物中观察到了这种年轻化现象,但仅治疗1个月的动物却没有观察到这种年轻化现象。更重要的是,当在治疗过程中对接受治疗的动物进行分析时,效果尚未那么明显。作者建议,部分重编程方案可以被设计为安全有效地预防与年龄相关的生理变化。

该团队目前正在计划未来的研究,以分析长期使用山中因子治疗如何改变特定分子和基因。他们还在开发提供这些因素的新方法。

雷迪说:“最终,我们希望让衰老细胞恢复弹性和功能,使它们对压力、损伤和疾病具有更强的抵抗力。”“这项研究表明,至少在老鼠身上,有一条实现这一目标的道路。”

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