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为解决两栖动物表观遗传衰老研究工具匮乏问题，研究人员构建非洲爪蟾（Xenopus tropicalis）DNA 甲基化时钟。基于 192 只爪蟾皮肤样本的靶向亚硫酸氢盐测序，发现衰老相关 CpG 位点富集于异染色质等区域，且机制与哺乳动物保守。该工具为衰老生物学及跨物种研究提供新范式。
论文解读
研究背景：从哺乳动物到两栖动物的衰老研究缺口
衰老，作为生命科学领域的核心谜题之一，其分子机制的探索始终是科研焦点。DNA 甲基化时钟作为预测生物年龄的强大工具，已在哺乳动物中广泛应用，例如通过检测表观遗传年龄加速（epigenetic age acceleration）与全因死亡率、癌症、心脏病等疾病的关联，或评估卡路里限制等干预措施对寿命的影响。然而，现有研究大多局限于哺乳12动物，对于具有独特再生能力和生理适应性的两栖动物（如非洲爪蟾），其表观遗传衰老机制尚不明晰。
非洲爪蟾作为发育生物学和基因组学的经典模式生物，具备水陆双栖生活周期、肢体再生能力及对环境变化的敏感性等特性，是研究再生医学、环境毒理学和进化生物学的理想模型。但长期以来，缺乏专为其设计的表观遗传时钟，制约了对两栖动物衰老速率、再生与衰老关联等关键问题的研究。例如，其独特的低温代谢模式、可控的变态发育过程（如通过甲状腺激素调节），以及可能的 “可忽略衰老” 现象（即老年个体仍保持繁殖能力），均需精准的年龄评估工具支撑。因此，构建非洲爪蟾的表观遗传317时钟，不仅能填补两栖动物衰老研究的空白，更可能揭示跨物种保守的衰老机制，为人类衰老疾病治疗提供新线索。
为攻克这一难题，来自美国加州大学洛杉矶分校（University of California Los Angeles）、哈佛大学医学院（Harvard Medical School）等机构的研究团队，在《npj Aging》发表研究，首次建立了非洲爪蟾的高精度 DNA 甲基化时钟，并深入解析其表观遗传特征与哺乳动物的保守性。
关键技术方法
411研究采用 ** 靶向亚硫酸氢盐测序（TBS）** 技术，对 192 只非洲爪蟾（涵盖 3-131 月龄，26 个品系）的后肢蹼皮肤样本（187 只成体）及蝌蚪全基因组 DNA 进行甲基化检测。靶向区域基于前期全基因组亚硫酸氢盐测序（WGBS）筛选出的 6717 个与年龄高度相关的 CpG 位点，经高斯混合模型（GMM）过滤突变位点后，保留 6183 个 CpG 用于分析。
模型构建采用弹性网正67818则化线性回归（elastic net regularized linear regression），通过留一法（LOO-CV）和留一池法（LOTO-CV）交叉验证评估性能，并在 16 只独立样本组成的测试集验证。此外，结合染色质状态分析（ChromHMM）和单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）数据，解析衰老相关 CpG 位点的基因组分布及邻近基因表达特征。
研究结果
##91213### 1. 表观遗传时钟的高精度构建与验证
通过弹性网模型训练，筛选出 378 个核心 CpG 位点（199 个正相关、179 个负相关），构建的时钟在留一法交叉验证中表现优异（MedAE=0.456 年，r=0.976），留一池法虽因排除同品系偏倚导致性能略降（MedAE=0.835 年，r=0.938），仍显著优于既往研究（如 Zoller 等构建的时钟 MedAE=0.96 年）。测试集验证显示预测年龄与实际年龄高度相关（r=0.991），表明模型具有良好的泛化能力。
2. 衰老相910关 CpG 位点的染色质状态富集
利用胚胎期 ChIP-seq 数据构建的 15 种染色质状态注释显示，正相关 CpG 位点显著富集于双价染色质低状态（bivalent low，标记 H3K4me3 和 H3K27me3）和H3K36me3 标记的基因体区域，而负相关位点则富集于异染色质 2 状态（heterochromatin2，标记 H3K9me3 和 H4K20me3）。值得注意的是，异染色质 1 状态（H3K9me3 单标记）的衰老相关位点显著缺乏，提示不同异染色质亚型在衰老中的动态差异。
3. 邻近基1214因表达与甲基化的关联
单细胞 RNA 测序分析显示，正相关 CpG 位点邻近基因在成体爪蟾中表达水平较低，而负相关位点邻近基因在脑、眼、心脏等多组织中高表达。这一现象与哺乳动物中 “衰老相关高甲基化位点多邻近发育基因” 的规律一致，暗示 DNA 甲基化可能通过调控转录活性参与衰老进程。
研究结论与意义1315
本研究首次为非洲爪蟾构建了高精度表观遗传时钟，揭示其衰老相关甲基化模式在染色质状态、组蛋白修饰（如 H3K9me3、H4K20me3、H3K36me3）及基因表达调控层面与哺乳动物高度保守，支持两栖动物作为跨物种衰老研究模型的可行性。
该时钟的建立为衰老生物学511研究开辟新方向：① 通过调控水温、甲状腺激素等两栖动物特异性条件，可解析代谢速率、发育阶段与甲基化动态的关联；② 结合爪蟾的再生能力，有望揭示表观遗传重编程与组织修复的关系；③ 其冷血特性或为研究环境温度对表观遗传衰老的影响提供独特模型。此外，研究发现异染色质重塑在17衰老中的核心作用，为开发以组蛋白修饰调控为靶点的抗衰老策略提供了跨物种证据。
综上，这项研究不仅填补了16两栖动物衰老研究的技术空白，更通过跨物种比较，深化了对表观遗传衰老机制保守性的认知，为衰老医学的基础研究与转化应用奠定了重要基础。
