繞開(kāi)傳統(tǒng)的分子操作,僅僅通過(guò)體外培育多能性干細(xì)胞實(shí)現(xiàn)端粒的延長(zhǎng)。這對(duì)于致力于研究長(zhǎng)端粒是否造福健康、延長(zhǎng)壽命的科學(xué)家而言是一個(gè)好消息。但是,這類(lèi)細(xì)胞是否確實(shí)能夠減緩衰老、降低患病率還未得到驗(yàn)證。近期,來(lái)自于西班牙國(guó)家癌癥研究中心(CNIO)的MaríaA.Blasco博士團(tuán)隊(duì)在老鼠身上證實(shí)了其優(yōu)勢(shì)。
更加驚喜的是,這類(lèi)多能干細(xì)胞分化出的功能細(xì)胞同樣也攜帶長(zhǎng)端粒。注有該類(lèi)特殊細(xì)胞的老鼠模型被證實(shí)擁有更為健康的體魄,包括較少的DNA損傷、緩慢的分子衰老、降低的患癌概率。相關(guān)研究成果發(fā)表在《NatureCommunications》期刊。
攜帶超長(zhǎng)端粒的干細(xì)胞:再開(kāi)外掛?
作為“生命時(shí)鐘”,端粒一直是生命學(xué)家研究的熱點(diǎn),它與壽命、DNA損傷、癌癥等多種疾病都有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系??茖W(xué)家們也一直想破解其中關(guān)聯(lián)以獲取健康、長(zhǎng)壽的源泉。
早在2009年,Blasco團(tuán)隊(duì)避開(kāi)了傳統(tǒng)的遺傳操作,成功通過(guò)體外培養(yǎng)誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(iPSCs)、胚胎干細(xì)胞(ESCs)使其染色體端粒延長(zhǎng)。而且,這種端粒延長(zhǎng)并沒(méi)有改變端粒酶基因。這些細(xì)胞具備構(gòu)建正常成年人器官的結(jié)構(gòu)和功能。雖然隨著時(shí)間推移,端粒會(huì)按照一定速率縮減。但是同一年齡下,攜帶有超長(zhǎng)端粒的細(xì)胞其端粒長(zhǎng)度會(huì)一直長(zhǎng)于正常端粒。這很好理解,因?yàn)槠鹋芫€不一樣。
現(xiàn)在,Blasco團(tuán)隊(duì)將這些細(xì)胞注入老鼠體內(nèi),構(gòu)建出攜帶有長(zhǎng)端粒細(xì)胞的老鼠模型。選取剛出生(0)、1、6、12個(gè)月的老鼠組織進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),雖然隨著時(shí)間推移端粒按照正常頻率縮短,但是這些原本就有長(zhǎng)度優(yōu)勢(shì)的細(xì)胞依然相比于正常細(xì)胞擁有較長(zhǎng)的端粒。而且,這些長(zhǎng)端粒細(xì)胞DNA損傷積累較少,損傷修復(fù)能力也較強(qiáng)。此外,構(gòu)建的動(dòng)物模型腫瘤患病率也明顯低于野生小鼠。
攜帶有這種先天優(yōu)勢(shì)細(xì)胞的嵌合老鼠被發(fā)現(xiàn)其體內(nèi)含有短端粒的細(xì)胞數(shù)量相對(duì)較少,細(xì)胞DNA損失率下降,p53的表達(dá)水平也相對(duì)較低。這意味著,嵌合老鼠衰老跡象減少,患病率降低。
Blasco表示,他們的研究表明,體外培養(yǎng)能夠產(chǎn)生攜帶長(zhǎng)端粒的iPSCs,且這種干細(xì)胞分化的功能細(xì)胞也同樣含有長(zhǎng)端粒,從而表現(xiàn)出更優(yōu)化的生命性能。
下一步,Blasco團(tuán)隊(duì)將通過(guò)構(gòu)建一個(gè)含有兩倍長(zhǎng)端粒的老鼠模型以驗(yàn)證更多未知:雙倍長(zhǎng)的端粒是否意味著更長(zhǎng)壽?自然界是否通過(guò)端粒的長(zhǎng)短決定遺傳相似物種的壽命?這種新物種患癌的概率如何?