通过绘制全身数百万个细胞的图谱，研究人员发现衰老是一个协调的、出人意料早启动的过程，而非随时间推移的随机损伤。他们对共享遗传热点区域和显著性别差异的发现，可能为靶向衰老过程本身的药物铺平道路。一项详尽的细胞级衰老图谱揭示，衰老是同步的全身性过程——科学家或许终于找到了干预的关键节点。
随着年龄增长，人们罹患癌症、心脏病和痴呆等疾病的风险急剧上升。数十年来，医学研究一直针对这些疾病逐一攻关。然而，科学家们日益提出一个更宏大的问题：与其逐个治疗疾病，减缓衰老过程本身能否同时降低多种疾病风险？要实现这一点，研究人员首先需要精确理解体内随时间发生的变化及其驱动机制。
今日（2026年2月26日）发表在《科学》杂志上的一项新研究提供了迄今最清晰的图景。洛克菲勒大学的研究人员构建了一个庞大的图谱，展示衰老如何影响21种哺乳动物组织中的数千种不同细胞亚型。通过分析来自三个生命阶段小鼠的近700万个独立细胞，该团队确定了受衰老影响最显著的细胞类型，并揭示了驱动其衰退的线索。
“我们的目标不仅是理解衰老带来的变化，更要探究其原因，”单细胞基因组学与种群动力学实验室负责人曹俊越（Junyue Cao）表示，“通过同步绘制细胞和分子变化图谱，我们能识别衰老的驱动因素，这为靶向衰老过程本身的干预措施打开了大门。”
最意外的发现之一是，许多与衰老相关的变化在多个器官中以协调方式发生。研究人员还发现，近半数此类变化在雄性和雌性之间存在差异。
构建全身衰老图谱
为实现这一规模的衰老绘图，曹俊越团队在研究生陆子瑜（Ziyu Lu）带领下，优化了一种名为单细胞ATAC-seq的技术。该技术检测单个细胞内DNA的包装方式，揭示基因组中哪些区域可被访问和激活。这些可访问区域为细胞的身份和功能提供了重要线索。
研究人员将这一方法应用于32只小鼠三个年龄段（1个月龄为青年、5个月龄为中年、21个月龄为老年）的21个器官中收集的数百万个细胞。
“整个图谱由一名研究生独立完成，这非常了不起，”曹俊越说，“此类大型图谱通常需要数十个实验室组成的大联盟，但我们的方法比其他途径高效得多。”
总计，团队识别出超过1,800种不同细胞亚型，包括许多此前未被描述的稀有细胞群。随后，他们追踪了这些细胞数量如何随小鼠从青年期经中年期步入老年期而变化。
衰老对细胞种群的影响早于预期
科学家曾认为衰老主要改变细胞功能，而非各类细胞的数量。本研究挑战了这一假设。约四分之一的细胞类型随时间推移表现出显著的数量变化。某些肌肉和肾脏细胞种群急剧减少，而免疫细胞则显著扩增。
“该系统比我们认知的更动态，”曹俊越表示，“且其中一些变化出人意料地早。到5个月龄时，部分细胞种群已开始衰退。这表明衰老并非仅发生于晚年，而是持续发育过程的延续。”
团队还观察到，不同器官中正发生同步的细胞迁移。相同的细胞状态在组织间平行升降。这一模式提示，全身性信号（可能是血液中的循环因子）有助于协调身体远端部位的衰老进程。
另一显著发现涉及生物性别差异。约40%的衰老相关变化在雄性和雌性间存在显著差异。例如，雌性随年龄增长表现出更广泛的免疫激活。
“这或许能解释为何女性自身免疫疾病患病率更高，”曹俊越推测。
遗传热点区域与抗衰老疗法的未来
除测量细胞数量变化外，研究人员还分析了细胞内DNA可访问区域随时间的迁移。在检测的130万个基因组区域中，约30万个显示出显著的年龄相关变化。其中约1,000个变化出现在多种不同细胞类型中，强化了“共同生物程序驱动全身衰老”的观点。许多共享区域与免疫功能、炎症和干细胞维护相关。
“这挑战了‘衰老仅为随机基因组退化’的观点，”曹俊越说，“相反，我们发现特定调控热点区域尤为脆弱，这些正是我们理解衰老驱动机制时应重点研究的区域。”
当团队将发现与早期研究对比时，他们发现名为细胞因子的免疫信号分子能产生与衰老过程中观察到的相同细胞效应。曹俊越建议，设计用于调节这些细胞因子的药物未来或有助于减缓多器官的协调衰老进程。
“这确实是一个起点，”曹俊越表示，“我们已识别出脆弱的细胞类型和分子热点区域。现在的问题是，能否开发出靶向这些特定衰老过程的干预措施。我们的实验室已在推进下一步工作。”
完整的衰老图谱已公开提供。
参考文献：《哺乳动物衰老中的全身细胞动力学与表观基因组重塑》，2026年2月26日，《科学》杂志。
DOI: 10.1126/science.adw6273
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