科学家利用 DNA“条形码”揭示血液衰老机制

内容摘要IT之家 5 月 24 日消息,由西班牙巴塞罗那基因组调控中心、生物医学研究所与德国癌症研究中心组成的国际团队,通过追踪 DNA “条形码”,首次在人类中系统揭示了血液衰老的动态规律。研究显示,从 50 岁开始,人体血细胞将由少数干细胞克隆

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IT之家 5 月 24 日消息,由西班牙巴塞罗那基因组调控中心、生物医学研究所与德国癌症研究中心组成的国际团队,通过追踪 DNA “条形码”,首次在人类中系统揭示了血液衰老的动态规律。

研究显示,从 50 岁开始,人体血细胞将由少数干细胞克隆主导生成,免疫系统逐渐失去弹性,如此一来就容易被疾病“突破防线”。

其研究成果已于 5 月 21 日发表于《自然》。

研究团队突破性开发了 EPI-Clone 技术,通过读取 DNA 甲基化标记这一天然“条形码”,在单细胞层面重建了造血系统的演化史。

研究发现,年轻人体内活跃的 5~20 万血液干细胞每天生成 1000~2000 亿新血细胞,形成高度多样化的“生态系统”;但 50 岁后,大量干细胞退出竞争,少数大型克隆开始主导造血功能,这一转变在 60 岁后加速,最终导致干细胞库多样性丧失。

这一现象在 60 岁以上人群中几乎普遍存在,可能成为解释老年慢性炎症的关键机制,并为早期预警衰老相关疾病提供新思路。

巴塞罗那基因组调控中心研究组长拉斯・韦尔滕(Lars Velten)解释称,“我们的血液干细胞始终在生存竞争中保持平衡。年轻时形成丰富多样的生态系统,年老时仅存的几个克隆必须超负荷工作来补偿。这使整个血液系统变得脆弱 —— 多样化干细胞能应对各种压力,而少数克隆的垄断会削弱系统韧性。”

巴塞罗那生物医学研究所因德拉尼尔・辛格(Indranil Singh)指出:“这种从多样性到垄断的转变具有时钟般的规律性,50 岁开始显现,60 岁后几乎不可避免。”

该现象随年龄增长愈发普遍,已知会增加心脏病、中风和白血病风险。但 EPI-Clone 发现的多数优势克隆并未携带已知突变,证明克隆扩增是血液衰老的普遍特征,而不仅是癌变前兆。

该技术突破也为探索人类抗衰老疗法开辟新路径。德国癌症研究中心生物信息学家、论文第一作者迈克尔・舍雷尔(Michael Scherer)表示:“DNA 甲基化如同二进制代码,每个位点的标记状态构成天然条形码。五年前还无法想象能在数万细胞中实现单细胞分辨率追踪,这是技术的巨大飞跃。”

研究团队目前正致力于优化 EPI-Clone 技术,为临床应用做准备。韦尔滕表示:“要实现精准抗衰老医学,我们必须先看清问题本质,而 EPI-Clone 首次可以为人类提供这一帮助。”

 
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