干细胞还能返老还童?
发布时间:2023-06-16
BGI-CELL
生物学上有个好玩的问题:父母在不同年龄段生下的宝宝为什么一出生时的年龄都一样? 按常理来讲,年龄大的父母体内的细胞DNA累积的损伤会比年轻的父母更多,这种DNA累积损伤就是造成衰老的原因。 生殖细胞也不例外,受损伤的生殖细胞受精发育的后代同样继承父母的DNA损伤。 科学家们对这个问题早有发现,随着衰老原因的深入研究,这一谜团也有了初步的答案。
按照这个道理,40岁的父母生下的宝宝从出生时就比20岁的父母生下的宝宝要大20岁,为什么这种现象却没有发生呢?
01.
DNA累积损伤与衰老
传统观点认为,人类衰老的主要决定因素是DNA损伤。
随着年龄的增加,人体细胞受到各种环境因素影响造成的氧化损伤,使得人体DNA的累积损伤会持续增加,而且这种损伤是不可逆转的,人也会随之衰老。
然而,近年来,人们对这个理论开始有所怀疑。
裸鼹鼠就是一个典型的案例,它们长期生活在阴暗潮湿、缺氧的恶劣环境中,细胞承受了大量的氧化损伤。
但是,裸鼹鼠的平均寿命可达到30年,这已达到了鼠类的极限寿命,大概是其它鼠类动物寿命的10倍,但它们从来不会出现身体恶化,直到死亡还可以一直繁殖,并保持外貌和大脑组织不会衰老。
02.
表观遗传与衰老
虽然DNA累积损伤不可逆转,但它并不是决定机体衰老的重要因素。
科学家发现,表观遗传的改变与细胞衰老密切相关。
表观遗传现象是指在非DNA序列变化的情况下,遗传信息通过某些机制或途径,发生可保存并传递给子代的基因表达或细胞表型的改变。
与DNA累积损伤不同的是,表观遗传变化通常是可逆转的。与衰老相关的最主要的表观遗传改变是DNA甲基化模式的变化。
03.
受精卵的衰老时钟重置现象
回到文章开始的那个问题,研究发现,精子和卵子在结合成受精卵时,其老化的年龄确实是和父母的年龄一样的,但当受精卵发育到第4.5天时,这种衰老开始逆转了。
生命的起点——胚胎干细胞归零
到第6.5-7.5天,这种衰老程度达到最低水平,也称为衰老时钟零点。此时从父母那里继承的DNA衰老现象被一扫而空,胚胎细胞彻底返老还童。
逆转衰老——细胞重编程技术
既然表观遗传是可逆转的,那么,衰老同样也是可以逆转的。而且,科学家们已经通过细胞重编程技术实现了细胞的返老还童。
2012年,诺贝尔生理学或医学奖颁发给了成功将已经成熟的体细胞诱导为多能干细胞的日本科学家山中伸弥(Shinya Yamanaka)。
山中伸弥诱导得到的多能干细胞相当于是受精卵发育5-6天时的状态,发育潜力还比较受限。
去年3月,中国科学院和深圳华大生命科学研究院等多家机构的研究者,通过体细胞诱导培养出了类似受精卵发育3天状态的人类全能干细胞,这是目前全球在体外培养的“最年轻”的人类细胞,是继科学家成功诱导出人类多能干细胞后,再生医学领域的又一颠覆性突破。阅读原文
我们自身的“逆龄细胞”
其实我们每个人体内都有这样一种可以延缓衰老进程的细胞-间充质干细胞,它可以从脐带、胎盘、牙髓、毛囊、脂肪等组织中获得并提前冻存下来。
间充质干细胞是一类具有自我复制和多向分化能力的细胞,它们可以不断地自我更新,并在特定条件下转变成为一种或多种构成人体组织或器官的细胞,比如成软骨细胞、脂肪细胞等。
此外,间充质干细胞在组织损伤修复、美容抗衰以及疾病治疗(目前国内处于临床试验阶段)等方面发挥重要作用,也被医学界称为“万能“细胞。
未来,间充质干细胞联合表观遗传调控和细胞重编程技术,在不同疾病治疗中精确修饰干细胞,对干细胞定向分化、加强生理功能、抑制癌变、逆转衰老进行精准调控等展现更多的应用前景。
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