(图片:科学家手持多孔板中的干细胞)
在你的骨髓深处,一组特化的干细胞正持续生成新的血细胞以维持身体运转。随着年龄增长,这些造血干细胞(HSCs)的生产力逐渐下降,影响免疫系统功能并增加贫血和癌症等疾病风险。
如今,科学家发现了一种方法,能够逆转衰老HSCs的生物学时钟,这有望为治疗与年龄相关的血液和免疫缺陷提供新途径。
与大多数细胞类似,HSCs内部存在称为溶酶体的微小结构。作为细胞的“回收中心”,溶酶体负责将蛋白质和脂质等复杂分子分解为可重复利用的小型组分。
最新研究揭示,老年HSCs中出现的诸多问题均源于溶酶体功能紊乱。该研究由美国西奈山伊坎医学院与巴黎西岱大学的科研团队共同完成。
干细胞生物学家萨吉·加法里(Saghi Ghaffari)领导的小鼠实验证实:老年小鼠HSCs中的溶酶体呈现极端酸性且功能严重失调。从老年小鼠提取的HSCs处于过度活跃状态,显著提升细胞葡萄糖代谢水平,并干扰遗传信息的激活与利用过程。
这种过度活跃与年轻HSCs的特性截然相反:年轻细胞以“静息状态”著称,这是一种可逆的暂停机制,通过最大限度避免压力与DNA损伤来维持细胞稳定性和 longevity(长寿性)。静息状态还使年轻HSCs在被激活时比衰老细胞更高效地产血。
加法里团队使用名为康喀霉素A(concanamycin A)的化学物质,成功“平息”了老年HSCs中紊乱的溶酶体,使其pH值与活性水平恢复至正常状态。
研究人员将HSCs从小鼠体内取出,经化学处理后再回输至原个体,结果组织生成新血细胞的能力提升了八倍。
随着溶酶体功能稳定,老年干细胞开始呈现更“年轻化”的行为特征:再生能力显著增强,血细胞生产恢复适当比例,扭转了老年HSCs因过度生成特定细胞而降低免疫效率的倾向。
加法里表示:“我们的发现证明,血液干细胞的衰老并非不可逆转的命运。老年干细胞具备恢复至年轻状态的能力——它们可以反弹。”
“通过减缓溶酶体活动并降低酸度,干细胞变得更健康,能更高效地产出平衡的新血细胞及新干细胞。靶向溶酶体过度活跃,我们成功将衰老干细胞重置为更年轻、更健康的状态,从而提升其再生血液与免疫细胞的能力。”
老年HSCs通常不适合作为干细胞移植的候选材料,但经康喀霉素A处理的干细胞在动物模型中展现出活力恢复,并成功完成移植,这表明类似的体外(ex vivo)处理技术有望提高人类干细胞移植的成功率。
当然,由于本研究仅聚焦于小鼠细胞机制,后续仍需进行更深入验证。
加法里补充道:“溶酶体功能障碍已成为干细胞衰老的核心驱动因素。”
“靶向这一通路未来或可帮助老年人维持健康的血液与免疫系统,优化移植用干细胞质量,降低年龄相关血液疾病风险,甚至可能对整体衰老进程产生积极影响。”
此项研究已发表于《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)期刊。
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