科学家制备了超长端粒的小鼠

　　

生物通报道：最近，西班牙国家癌症研究中心(CNIO)端粒和端粒酶研究组，与该中心转基因小鼠核心部门合作，在实验室里成功地制备了具有超长端粒和分子衰老减慢的小鼠，从而避免了迄今为止一直使用的标准方法：遗传操纵。这种新技术是基于表观遗传变异，发表在今天的《Nature Communications》杂志，避免了科学家为了延迟分子衰老而对基因进行的操纵。该研究也强调了这项新策略对于“生成具有长端粒的胚胎干细胞和iPS细胞，以用于再生医学”的重要性。

端粒（位于染色体的末端的防护结构），对于我们遗传物质的稳定性，是必不可少的，并维持着我们身体和细胞的“年轻状态”。然而，随着年龄的增长，端粒会变短。一旦它们达到一个临界长度，细胞就进入一种衰老或死亡的状态。这是细胞衰老和衰老相关疾病出现的一个分子原因。

另一方面，当端粒特别长——以Maria A. Blasco 为首的CNIO研究小组利用端粒酶基因的表达实现了这一点，它们就发挥一种抗衰老和抵御衰老相关疾病的保护作用，从而显著延长了小鼠的寿命。

多能细胞的体外扩增可使端粒延长
我们必须追溯到2009年CNIO研究小组在《Cell Stem Cell》发表的一篇论文，他们在这篇论文中描述，iPS细胞的体外培养可引起端粒的渐进性延长，生成了作者所说的“超长端粒”。2011年晚些时候，Elisa Varela (也这上述论文的第一作者)和她在CNIO的同事，在《PNAS》发表了一篇论文称，这一现象也自发地发生在体外培养的胚胎干细胞中。

作者解释道：“胚胎干细胞的体外扩增，可导致端粒延长到平常的两倍长度。”这种延长的发生是由于活跃的自然机制，而没有改变端粒酶的基因。

然而，这些细胞能够发展成具有更长端粒、衰老更慢的小鼠吗?今天在《Nature Communications》杂志上发表的论文中，Elisa Varela和她的同事们证明，情况是这样的。

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更少DNA损伤和更少肿瘤
在这些小鼠中，具有超长端粒的细胞似乎功能良好。当在不同时刻（生命的0、1、6和12个月）对这些组织进行分析时，这些细胞保持额外的长度尺度(它们随着时间缩短，但以正常的节奏)，积累更少的DNA损伤修复，并且对任何损伤都有更高的修复能力。此外，动物的肿瘤发病率低于正常小鼠。

这些结果表明，携带超长端粒的多能干细胞，产生的生物体其端粒在分子水平上保持年轻的时间更长。据作者说介绍，这一概念验证意味着，我们可以制备具有更长端粒的成人组织，而无需进行基因改造。”

Blasco解释说：“我们的工作也表明，有可能产生具有更长端粒的iPS细胞，它们会变成也具有更长端粒的分化细胞，因此，能够更好的防御损伤。”这将有利于再生医学领域；目前该研究团队正在研究如何使用iPS细胞，来生成用于细胞疗法的成人细胞类型。

下一步，CNIO端粒和端粒酶研究小组，将制备一个新的小鼠物种，它的端粒是正常小鼠的两倍。然后，将能够解决一些仍未得到解答的重要问题：端粒长度是正常小鼠两倍的小鼠物种将会更长寿吗？大自然是使用这种机制来确定基因相似物种的不同寿命吗？这个新物种的癌症发病率会更高或更低吗？

端粒是位于染色体末端的保护性结构，会随着年龄的增长而缩短，许多科学家认为较长的端粒可以避免细胞衰老，让细胞更健康。但加州大学旧金山分校（UCSF）领导的一项基因组研究指出，两个与长端粒有关的常见基因突变，会使一种致命脑瘤（神经胶质瘤Gliomas）的风险显著增加。这项研究于2014年六月八日发表在Nature Genetics杂志上。（相关阅读：Nature子刊：长端粒究竟是福还是祸）

另外，芝加哥大学的科学家们分析了端粒长度与五种常见癌症之间的关系，发现长端粒与肺腺癌风险有关，与其他几种癌症没有明显关联。这项大规模遗传学研究发表在2015年七月二十九日的Human Molecular Genetics杂志上。（相关阅读：惊人发现：长端粒是祸不是福？）

在最近，西班牙国家心血管研究中心的研究人员发现，心肌细胞染色体的末端会在出生后迅速侵蚀，从而限制了细胞增殖和替换受损心脏组织的能力。这项研究刊登在2016年5月30日的《Journal of Cell Biology》杂志上，并提出了潜在的新干预措施，可提高心脏病发作后的心脏自我修复能力。（相关阅读：JCB：端粒长度与心脏再生有关）

（生物通：王英）

生物通推荐原文：
Different telomere-length dynamics at the inner cell mass versus established embryonic stem (ES) cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Sep 13;108(37):15207-12. doi: 10.1073/pnas.1105414108. Epub 2011 Aug 24.

Telomeres acquire embryonic stem cell characteristics in induced pluripotent stem cells. Cell Stem Cell. 2009 Feb 6;4(2):141-54. doi: 10.1016/j.stem.2008.12.010.