Aging Cell：将衰老的血细胞重编程为年轻的神经细胞

　　

人体内包含数百种不同的细胞类型。它们都起源于受精卵，因此具有相同的遗传组成。然而，在发育过程中，它们被限定了各自的命运：皮肤细胞无法自然地变成肝细胞，血细胞也无法变成神经细胞。

不过，在实验室中逆转这种命运已成为可能。例如，人们可以从皮肤细胞中培育出神经组织，这或许有一天可用于神经退行性疾病的治疗。为了实现这一点，他们使用了一种由多个转录因子组成的混合物。

近日，波恩大学医学院和波恩大学医院的研究人员成功实现了人类细胞的重编程和年轻化。他们直接将红细胞前体细胞重编程为神经干细胞（iNSC），并使其分化成神经元。

在此过程中，指示细胞年龄的分子钟被重置。例如，一名80岁老人的血细胞被转化为分子年龄不到20年的干细胞。由于这种年轻化过程非常缓慢，因此特别适合对潜在机制进行深入研究。这项研究成果于10月3日发表在《Aging Cell》杂志上。

通讯作者、波恩大学医院的Oliver Brüstle教授解释说：“利用这种方法，我们将红细胞前体细胞直接转化为神经干细胞。”在此前的研究中，波恩大学的研究人员证明，以这种方式产生的神经细胞在移植到小鼠大脑后，能够与现有的神经元建立连接。

“不过，在目前这项研究中，我们关注的是另一种现象：即细胞在重编程过程中变得更年轻，”Brüstle强调说。

为了测量这一现象，他们使用了分子钟。分子钟可以追踪在衰老过程中发生的DNA修饰。这些表观遗传变化并不影响遗传信息本身，而是影响这些信息的读取频率。

重编程明显重置了细胞的表观遗传时钟。结果显示，来自一名80岁老人的细胞随后呈现出不到20年的分子年龄。“我们还发现，这种表观遗传的年轻化确保细胞真的表现得像年轻细胞一样，”他谈道。

此前已知，细胞重编程过程可能会产生“返老还童”的效果。然而，人们只在两步法重编程中观察到这种现象。例如，先提取一个血细胞并将其转化为多能干细胞，然后诱导干细胞发育为神经干细胞。采用两步法，年轻化过程发生得非常迅速。

“相比之下，我们直接将血细胞转化为神经干细胞——也就是说，无需经过多能干细胞这个阶段，”Brüstle说。“在这个方法中，细胞年轻化是一个渐进的过程，可以持续追踪>100天。”

这为我们深入了解细胞年轻化过程打开了一扇独特的窗口。“持续时间长的年轻化过程是理想的实验模型：由于表观遗传时钟会在数周内缓慢重置，我们可以利用这个模型来研究哪些因子和活性物质会加速或减缓该过程。”

Brüstle教授指出，这对于神经科学领域尤为重要：“毕竟，年龄是阿尔茨海默病等神经退行性疾病最重要的风险因素！”