Nature重要成果：延缓干细胞的衰老

　　

生物通报道  来自美国萨克生物研究学院的科学家们发现了一种可以延缓干细胞衰老的新方法，这一研究成果有可能引出治疗年龄相关疾病和改善再生医学的新策略。相关论文发布在5月23日的《自然》（Nature）杂志上。

干细胞是从植物到人类所有生物体的基本构件。它们可以在整个生命过程中分裂和进行自我更新，分化为发育过程中所需的特化组织以及修复成人组织所必需的细胞。

因此，它们可以被认为是永生的，它们可以在某人的一生中不断重建自身和再生组织，但这并不意味着它们就不会衰老。它们会逐渐丧失有效维持组织和器官的能力。

现在萨克生物研究学院的研究人员揭示了与干细胞环境相关的一系列生物事件。干细胞的“微环境”（ niche）在衰老导致的干细胞丧失中充当了罪魁祸首。新研究对于治疗年龄相关的疾病和提高再生医学的效力具有重要的意义。

“研究结果表明将新的或年轻的干细胞放置到一个老龄患者的衰老环境中不可能获得组织再生的最好结果，”文章的高级研究员、萨克生物研究学院遗传学实验室副教授Leanne Jones说。

干细胞定位在其他细胞的微环境中，众所周知微环境对于干细胞的功能起重要作用。例如在组织受损后，微环境会向干细胞发出信号形成新组织。人们认为是干细胞和它们的微环境向彼此相互发送信号帮助维持了其在整个生命过程中的潜能。

然而尽管在衰老过程中组织和器官的功能丧失被归因于干细胞功能的下降，一直以来却并不清楚这种衰退是如何发生的。Jones的实验室长期致力研究多种可能的情况，例如组织功能的丧失是由于干细胞数量减少，干细胞不能对来自微环境的信号做出响应，或是来自微环境的信号减少所致。

为了探究干细胞的衰老，Jones利用了一些在雄性果蝇睾丸中存在的细胞，它们与人类的非常相似。

研究人员显示了来自微环境其作用为维持果蝇干细胞活力的信号是如何随时间丧失的，由此导致了可用于维持组织的干细胞数目下降。他们还显示重新恢复这些信号可使细胞获得新活力。

“果蝇和人类之间的干细胞行为是相似的，因此我们的研究结果对于利用组织干细胞治疗年龄相关性组织衰弱或损伤后再生取得突破具有重大的意义，”文章的首作者之一、萨克生物研究学院前研究员Hila Toledano说。

萨克生物研究学院的研究人员发现随着干细胞微环境衰老，细胞生成了一种在RNA翻译成蛋白质中起负性调控作用的microRNA分子let-7。let-7已知存在于包括人类在内的多种物种中，在发育过程中帮助时间事件发生。

let-7增高会通过影响一种称为Imp的蛋白逆转衰老的开关导致多米诺效应。Imp的功能是保护微环境一个关键区域分泌的Upd分子。

简而言之，Upd促进了维持干细胞活力以及与微环境联系确保干细胞自我更新的信号。随着衰老进程，let-7表达增高最终导致了较低的Upd水平，减少了微环境中的活性干细胞数目。然而究竟是什么导致了let-7在衰老果蝇的微环境中积聚仍然是一个尚待之谜。

研究人员还证实他们能够通过提高Imp的表达来逆转这种年龄相关的干细胞丧失。“我们关闭了衰老的开关，”Jones说。

这种对抗衰老的方法可以通过多种途径来实现，例如阻止let-7增高，阻止Upd破坏或是提高Imp表达。“这一研究为针对刺激患者自身干细胞克服衰老的药物开发开启了新的途径，”Toledano说。

Jones说这项研究揭示了微环境丧失其支持功能的机制，并证实了其是可以被逆转的。“在患者，这可能包括共同移植自身微环境的组件，或是利用药物治疗支持移植干细胞来使微环境恢复活力，”Jones说。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

The let-7–Imp axis regulates ageing of the Drosophila testis stem-cell niche

Adult stem cells support tissue homeostasis and repair throughout the life of an individual. During ageing, numerous intrinsic and extrinsic changes occur that result in altered stem-cell behaviour and reduced tissue maintenance and regeneration. In the Drosophila testis, ageing results in a marked decrease in the self-renewal factor Unpaired (Upd), leading to a concomitant loss of germline stem cells. Here we demonstrate that IGF-II messenger RNA binding protein (Imp) counteracts endogenous small interfering RNAs to stabilize upd (also known as os) RNA. However, similar to upd, Imp expression decreases in the hub cells of older males, which is due to the targeting of Imp by the heterochronic microRNA let-7. In the absence of Imp, upd mRNA therefore becomes unprotected and susceptible to degradation. Understanding the mechanistic basis for ageing-related changes in stem-cell behaviour will lead to the development of strategies to treat age-onset diseases and facilitate stem-cell-based therapies in older individuals.