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中外科学家首次揭示人类干细胞衰老机理图

2019-11-08 19:48:43来源:励志吧0次阅读

中外科学家首次揭示人类干细胞衰老机理(图)

光明讯 ( 吴劲珉)4月30日,《科学》杂志在线发表了中国科学院生物物理研究所刘光慧实验室、北京大学汤富酬实验室以及Salk研究所Juan Carlos Izpisua Belmonte实验室在干细胞衰老机理方面的一项突破性的研究成果。该研究结合多能干细胞定向分化技术、基因组靶向技术以及表观遗传组分析技术,首次揭示了异染色质的高级结构失序(disorganization)是人类干细胞衰老的驱动力之一,为延缓衰老及研究和防治衰老相关疾病提供了新的潜在靶点和思路。

目前,世界各国均面临着严重的人口老龄化,2050年约三分之一的中国人口年龄将超过60岁。衰老是人类疾病最大的危险因子,针对衰老的基础和转化医学研究正成为全人类共同关注且亟需解决的重大科学问题。然而,人类衰老的过程漫长且复杂,小鼠等模式动物的衰老过程与人相差甚远,人类衰老的转化医学研究一直面临着巨大的挑战。

成年早衰症(Werner Syndrome)是一种罕见的常染色体隐性遗传病,由WRN基因(编码一种DNA修复/解旋酶)的突变所致。成年早衰症患者自青春期开始提前启动衰老程序,加速呈现出自然衰老的表征并伴发多种老年性疾病。因此,研究成年早衰症对于揭示人类自然衰老的奥秘以及实现防治衰老相关疾病具有重要的科学意义。

研究人员首先提出“组织干细胞的加速衰老(耗竭)可能是人类早衰症的病因”这一科学假设,并通过基因组靶向技术使得人间充质干细胞(MSC)中的WRN基因发生纯合缺失突变,在实验室“制造”出人类早衰症特异的MSC。这些早衰症MSC不仅表现出生长速度减慢、DNA损伤反应加剧和分泌大量炎性因子等衰老指征,而且表现出内层核膜蛋白以及核周异染色质的加速缺失。通过对组蛋白共价修饰、DNA甲基化、以及RNA转录本进行全基因组扫描,研究人员发现早衰症干细胞的异染色质发生了显着的结构退行性变化,主要表现为着丝粒和端粒附近的H3K9me3“山脉”(mountains)的缺失。

进一步研究发现,WRN蛋白同异染色质蛋白SUV39H1和HP1共存于一个蛋白复合物中,该复合物具有维持异染色质和核纤层的稳定性以及阻止MSC衰老的作用。

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