随着肌肉的老化，其细胞失去了在受伤后再生和愈合的能力。康奈尔大学工程学院的研究人员创建了迄今为止最全面的图谱，展示了这一变化在小鼠中如何随着时间的推移和复杂的肌肉组织结构展开。
“最初研究的核心问题是真正困扰骨骼肌生物学界的一个问题，”该论文的资深作者、康奈尔梅宁生物医学工程学院的副教授本·科斯格罗夫（Ben Cosgrove）说。“老化的肌肉中再生能力下降是由于驱动修复过程的干细胞本身发生了变化，还是由于它们接受其他细胞类型指令的方式发生了变化？”
在他们的研究《跨越小鼠生命周期的骨骼肌再生转录组分析确定了改变的干细胞状态》中，研究人员在诱导损伤后六个时间点采样了年轻、老年和老年小鼠的细胞。他们识别出29种定义的细胞类型，包括在不同年龄组之间表现出数量和反应时间差异的免疫细胞，以及在年轻时自我更新但在肌肉老化时停滞不前的肌肉干细胞。
对许多细胞类型随时间的详细评估显示，老年小鼠的肌肉修复过程出现了协调失序。许多协调组织修复的免疫细胞在错误的时间出现。
“它们的数量过多或过少，”科斯格罗夫说。“免疫细胞在老年肌肉中演奏了错误的音乐。它们彼此之间不合拍。”
研究团队使用了一种新颖的方法来评估衰老——当一个细胞不能再分裂时。
“我们开发了一种基于迁移学习的方法，”该研究的主要作者、当时在科斯格罗夫实验室攻读博士学位的劳伦·沃尔特（Lauren Walter）博士说。“我们使用现有的基因列表来评分细胞的衰老状态，然后用这种方法评估衰老和再生时间点的衰老情况。”
该研究提供了对细胞类型之间相互作用及其如何诱导衰老的更好理解，这可能有助于开发针对衰老细胞的药物。
“我们的数据集提供了一个丰富的模板，可以真正调查从组织中去除衰老细胞会带来哪些益处或弊端，”科斯格罗夫说。“人们在小鼠模型中进行这些研究的原因是我们可以直接测试这些假设，以便更好地了解针对衰老细胞以改善老年人修复过程的好处。”
共同作者包括博士生杰西卡·奥顿（Jessica Orton）、伊奥尼斯·恩泰卡斯（Ioannis Ntekas），兽医/博士联合学生维薇安娜·梅米（Viviana Maymi），生物医学工程系研究技术员厄恩·怀伊·汉娜·方（Ern Hwei Hannah Fong），兽医学院微生物学和免疫学系教授布莱恩·鲁德（Brian Rudd），生物医学工程系副教授伊维恩·德·弗拉明克（Iwijn De Vlaminck），以及约翰斯·霍普金斯大学的詹妮弗·埃利西夫（Jennifer Elisseeff）。
这项研究得到了美国国家卫生研究院、布隆伯格-基梅尔研究所和莫顿·戈德堡教授职位的支持。
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