科技日報北京6月5日電 (實習記者張佳欣)人的一生中緩慢積累在血液幹細胞中的基因變化是如何導致70歲後血液生產的巨大變化的?一項新研究或能給予啟示。由英國維康桑格研究所、Wellcome-MRC劍橋幹細胞研究所的科學傢和合作者共同完成,近日發表在《自然》雜志上的這項研究提出瞭一種新的衰老理論。

  所有人類細胞在整個生命過程中都會發生基因變化,即所謂的體細胞突變。衰老很可能是由於我們的細胞隨著時間的推移而積累的多種類型的損傷造成的。一種理論是,體細胞突變的積累會導致細胞逐漸失去功能儲備。然而,尚不清楚這種分子損傷的逐漸積累為何導致器官在70歲後功能突然惡化。

  為瞭解這一衰老過程,研究團隊研究瞭骨髓中血細胞的產生,分析瞭年齡從新生兒到老年人不等的10個個體。他們對3579個血液幹細胞的全基因組進行瞭測序,確定瞭每個細胞中包含的所有體細胞突變。該團隊利用其重建瞭每個人的血液幹細胞的“傢譜”,首次展示瞭血細胞之間的關系以及這些關系在人類生命周期中如何變化。

  研究人員發現,這些“傢譜”在70歲之後發生瞭巨大變化。65歲以下的成年人產生的血細胞來自2萬到20萬個幹細胞,每個幹細胞的貢獻量大致相同,大多屬於克隆性造血。相比之下,70歲以上的人的血細胞產量非常不同,克隆多樣性顯著下降。每個個體的克隆擴增數量是10到20個,占整體造血數量的比例多達30%—60%。這些高活性幹細胞的數量在被研究者的一生中逐漸增多,這是由一種罕見的體細胞突變子集引起的,稱為“驅動突變”。

  這些發現促使研究小組提出瞭一個模型,在這個模型中,與年齡相關的血液生成變化,來自於體細胞驅動突變,這些突變導致“自私”的克隆幹細胞主導瞭老年人的骨髓,在其身體的許多其他組織中隨著年齡增長而增多。這會增加患癌癥的風險,也可能導致與衰老相關的其他功能變化。這也使得血液幹細胞的多樣性在年老時會喪失,導致幹細胞產生功能性成熟血細胞的能力受損。

  研究還顯示,由哪種克隆占主導地位是因人而異的,因此該模型也解釋瞭老年人的疾病風險和其他特征的變化。

  該研究的聯合高級研究員、Wellcome-MRC劍橋幹細胞研究所助理教授伊莉莎·勞倫蒂博士說:“慢性炎癥、吸煙、感染和化療等因素會導致攜帶致癌突變的克隆更早發生。我們預測,這些因素還會導致與衰老相關的血液幹細胞多樣性的下降。不過,也可能有一些因素會減緩這一進程。現在有一項令人興奮的任務,即弄清楚這些新發現的突變如何影響老年人的血液功能,這樣就可以學習如何將疾病風險降至最低並促進老齡健康。”

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