科学家已发现一种可逆转血液形成干细胞老化现象的细胞机制——至少在小鼠实验中取得成功。通过靶向修复细胞回收中心——溶酶体的功能障碍,研究团队成功恢复了老化干细胞的年轻状态,并显著提升其再生能力。这项发表于《细胞干细胞》的新研究描述了一种能 rejuvenate 老化血液干细胞的技术,有望降低年龄相关血液疾病的风险。
西奈山医学院的研究人员通过修复小鼠血液干细胞中溶酶体的问题,成功实现了干细胞的 rejuvenation。研究显示,溶酶体过度活跃与损伤在干细胞老化过程中起核心作用。通过恢复溶酶体正常功能并减缓异常降解过程,团队成功激活了老化干细胞,增强了其再生健康血液的能力。
溶酶体作为细胞内部回收中心,负责分解蛋白质、核酸、碳水化合物和脂质,清除废物并将其转化为细胞可重复利用的原材料。它们还储存营养物质,在能量需求时释放。由于这些功能,溶酶体是细胞代谢的关键调节器,平衡分解代谢(复杂分子分解)和合成代谢(新分子构建)。本研究由西奈山细胞、发育与再生生物学教授 Saghi Ghaffari 博士领导,聚焦于造血干细胞。这类稀有的长寿细胞存在于骨髓中,负责终身持续生成所有血液和免疫细胞。
随着时间推移,造血干细胞效率逐渐降低。老化导致其自我更新和重建血液系统的能力衰退,使老年人免疫反应减弱。老化还与克隆性造血现象相关——这是一种常无症状的状态,表现为特定血细胞克隆异常扩增。该状态被视为癌前病变,会增加血癌和炎症性疾病风险,且发生率随年龄急剧上升。
Ghaffari 博士团队发现,老化造血干细胞中的溶酶体变得过度酸化、耗竭、损伤并异常激活,破坏了细胞的代谢和表观遗传稳定性。通过单细胞转录组学和严格功能检测,研究人员使用特定液泡ATP酶抑制剂抑制这种过度激活后,成功恢复了溶酶体完整性和造血干细胞功能。老化干细胞重新恢复年轻健康状态:再生潜力显著提升,移植后能生成平衡的免疫细胞血液;代谢和线粒体功能得以更新;表观基因组改善;炎症反应降低;停止释放可能造成身体损伤的"炎症"信号。
Ghaffari 博士表示:"我们的发现表明,血液干细胞的老化并非不可逆转的命运。老化干细胞具有恢复年轻状态的能力。通过减缓溶酶体活性并降低其酸度,干细胞变得更健康,能更有效地生成新的平衡血液细胞和干细胞。靶向溶酶体过度活跃使我们能够将老化干细胞重置为更年轻、更健康的状态,提升其再生血液和免疫细胞的能力。"
值得注意的是,对老化干细胞进行体外治疗(将细胞从体内取出,在实验室修饰后再回输)后,其体内造血能力提升超过八倍,证明纠正溶酶体功能障碍可恢复再生潜力。该修复过程还通过改善线粒体DNA的溶酶体处理,降低了cGAS-STING免疫信号通路的激活,从而抑制有害的炎症和干扰素驱动通路——该通路被确定为干细胞炎症和老化的关键驱动因素。
此项发现为预防或逆转年龄相关血液疾病开辟了新治疗途径,可提升老年患者的干细胞移植成功率,或为其基因治疗创造有利条件。Ghaffari 博士补充道:"溶酶体功能障碍现已成为干细胞老化的核心驱动因素。靶向该通路未来或可帮助老年人维持健康的血液和免疫系统,改善其用于移植的干细胞质量,并降低年龄相关血液疾病风险,甚至可能影响整体衰老进程。"目前该团队正在探索老化干细胞中溶酶体功能障碍如何促进白血病干细胞形成,这可能将正常干细胞老化与癌症发展联系起来。
参考文献:"Reversing lysosomal dysfunction restores youthful state in aged hematopoietic stem cells",作者 Tasleem Arif, Jiajing Qiu 等,2025年11月24日发表于《Cell Stem Cell》,DOI: 10.1016/j.stem.2025.10.012
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