在你的骨髓深处,一群特化的干细胞正持续生成新血细胞以维持身体机能。随着年龄增长,这些造血干细胞(HSCs)活性逐渐降低,影响免疫系统功能,并增加贫血和癌症等疾病的风险。如今,科学家们找到了一种方法,能够逆转衰老HSCs的生理时钟,这有望帮助治疗与年龄相关的血液和免疫缺陷。
与大多数细胞一样,HSCs包含称为溶酶体的微小结构。这些是细胞的回收中心,负责将蛋白质和脂质等复杂分子分解成更小、可重复利用的组分。
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美国西奈山伊坎医学院和巴黎西岱大学的研究人员在一项新研究中发现,老年HSCs中出现的许多问题源于失控的溶酶体。干细胞生物学家萨吉·加法里(Saghi Ghaffari)领导的小鼠实验发现,老年小鼠HSCs中的溶酶体极度酸性且功能严重失调。从老年小鼠中收集的HSCs处于过度活跃状态,提高了细胞的葡萄糖代谢,并扰乱了细胞激活和利用遗传信息的方式。
这种过度活跃与年轻HSCs的行为恰恰相反:年轻HSCs以其静息状态著称,这是一种可逆的暂停机制,通过最大限度避免应激和DNA损伤,赋予细胞稳定性和长寿。静息状态还使得年轻HSCs在重新激活后比衰老细胞更具血细胞生产能力。
加法里团队使用一种名为康维霉素A(concanamycin A)的化学物质,成功“抑制”了衰老HSCs中受损的溶酶体,使其pH值和活性水平恢复正常。通过将HSCs从小鼠体内取出,用该化学物质处理后再回输,组织生成新血细胞的能力提高了八倍。
随着溶酶体稳定,衰老干细胞也开始表现得更“年轻”。它们的再生能力得到改善,并恢复了适当比例的血细胞生产,逆转了老年HSCs因过度生产某些细胞而降低免疫系统效率的倾向。
“我们的研究发现,血液干细胞的衰老并非不可逆转的命运。衰老的血液干细胞有能力恢复到年轻状态;它们可以反弹回来,”加法里说。
“通过减缓溶酶体活动并降低其酸性,干细胞变得更健康,能更有效地生成新的、平衡的血细胞和新的干细胞。通过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,提高了它们再生血细胞和免疫细胞的能力。”
衰老的HSCs并不适合作为干细胞移植的候选者,但经康维霉素A处理的干细胞似乎恢复了活力,并在动物模型中成功移植,这表明类似的离体(ex vivo)治疗可能用于提高人类干细胞移植的成功率。当然,由于该研究仅关注小鼠细胞中的机制,进一步的测试将是必要的。
“溶酶体功能障碍成为干细胞衰老的核心驱动因素,”加法里说。
“靶向这一通路或能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,并降低年龄相关血液疾病的风险,甚至可能对整体衰老产生影响。”
这项研究发表在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)期刊上。
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