维尔纽斯大学（VU）的一个研究团队开发了一种非侵入性方法，可以追踪活细胞中的DNA甲基化变化。这一进展使研究人员能够实时观察表观遗传修饰，这一过程可能有助于更好地理解细胞衰老和长寿[1]。通过研究这些变化，科学家们希望开发出新的策略来促进健康老龄化，或许还能提供关于生活方式因素（如饮食）如何影响我们老去时的健康的见解。
实时监测DNA甲基化
由Saulius KlimaÅšauskas教授领导的VU团队开发的方法，可以在活细胞内非侵入性地监测DNA甲基化。这使得研究人员能够捕捉到实时的表观遗传变化，这是一个突破，可能会增强我们对细胞过程随年龄演变的理解。该方法利用了工程化的甲硫氨酸腺苷转移酶级联反应，允许进行代谢标记的DNA。通过修改甲硫氨酸——甲基化过程中的关键氨基酸——并添加一个扩展的分子尾巴，团队创建了一种甲硫氨酸类似物，可以作为天然分子的替代品，充当甲基供体。这种工程化的类似物与细胞内的DNA甲基转移酶酶结合，使研究人员能够标记并跟踪甲基化活动随时间的变化。
“我们开发的方法使我们能够探索以前很少研究的过程，”KlimaÅšauskas解释道，“这是在研究可能深刻影响人类健康的表观遗传变化方面迈出的重要一步。”
这项新技术基于细胞摄取修饰的甲硫氨酸类似物，能够在不改变细胞自然状态的情况下实现实时监测DNA甲基化。类似物可以通过细胞膜进入细胞，作为天然甲硫氨酸的无毒替代品，融入细胞DNA甲基化过程，最大限度地减少对细胞功能的潜在干扰。
甲硫氨酸：具有表观遗传影响的饮食成分
这项研究的核心是甲硫氨酸，一种对多种细胞过程至关重要的必需氨基酸。甲硫氨酸被转化为S-腺苷甲硫氨酸（SAM），这是一种通用的甲基供体，用于DNA、RNA和蛋白质的甲基化。SAM对于转移甲基基团至关重要，这些甲基基团像分子开关一样，可以开启或关闭基因。
“生物分子的甲基化是一个普遍的生化过程，发生在每个细胞中，”研究团队成员之一Liepa GasiulÄ博士解释道，“你可以把DNA修饰想象成带有标点符号的句子，其中单词代表DNA，标点符号是甲基化修饰——它们决定了句子的读法和理解方式。”
甲基化失衡会影响多种细胞功能，包括新陈代谢、神经健康和免疫反应，这些都是维持生命活力和健康的关键因素。
使用修饰的甲硫氨酸类似物进行非侵入性跟踪
通过使用CRISPR/Cas9技术，研究团队改造了小鼠胚胎干细胞，使其表达能够整合修饰的甲硫氨酸类似物的酶，从而实现甲基化活动的实时观察。这种方法使得研究人员能够跟踪特定表观遗传变化在活细胞中随时间的发展。
“重要的是，开发的方法是非侵入性的——稳定的无毒甲硫氨酸类似物可以自由穿过细胞膜并进入细胞，”KlimaÅšauskas解释道，“这为在体内研究中应用这项技术提供了机会，例如在小鼠身上观察活体生物的变化。”
这一创新技术可以在不干扰细胞自然甲基化过程的情况下评估DNA甲基化动力学在各种生理条件下的变化。通过促进体内跟踪，该技术可以帮助识别不同因素如何影响表观遗传模式，从而可能为更健康的老龄化提供生活方式建议。
展望未来
关于饮食中甲硫氨酸作用的研究突显了其对寿命和健康跨度的潜在影响。研究表明，限制甲硫氨酸可以支持细胞健康，并可能有助于更长、更健康的生活[2,3]。VU团队的方法可以提供宝贵的见解，了解饮食中的甲硫氨酸水平如何在分子水平上影响衰老，从而为支持长期健康的饮食建议提供信息。
除了探索甲硫氨酸与细胞功能之间的联系外，这项研究还具有癌症治疗的潜力，因为癌细胞高度依赖于甲硫氨酸。“细胞的癌变性质越强，它对甲硫氨酸的依赖性就越高，”GasiulÄ补充道，指出临床前研究表明，低甲硫氨酸饮食可以增强化疗和放疗的效果，降低转移风险。
随着关于甲硫氨酸限制饮食的临床试验正在进行，这项研究可能为对抗癌症和其他与表观遗传变化相关的疾病开辟创新策略，标志着治疗方法的重大突破。
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