科大團隊破解幹細胞變化之謎 為抗衰老研究邁進一大步

(文章轉載自EurekAlert!,原刊於2022年11月1日)

2022-11-02
幹細胞變化

幹細胞變化

古今中外,「抗衰老」一直都是歷史和文學中的熱門題材。從中國古代的秦始皇派員遠征大海尋找長生不死之藥,到西方小說中的德古拉伯爵擁有不死之身,千百年來,人類仍沉醉於尋找不老之術,至今仍未有解決方法。

最近,由何善衡生命科學教授席生命科學部副教授張曉東教授領導的一個研究小組,在抗衰老研究上獲得了突破性的進展。
  
張教授一直專注於研究肌肉幹細胞。肌肉幹細胞在人體的肌肉修復過程中,起著關鍵的作用,而團隊發現了一種方法,可基於染色質的特徵識別出老化的肌肉幹細胞。衰老的肌肉幹細胞與年輕的不同,它們的幹性會降低,也就是說它們成為新幹細胞或變成特定細胞以替代受損組織的能力會降低。在下一步的研究中,如果能再找到方法將這些衰老細胞的染色質特徵修改,將它們變得與年輕細胞一樣的話,那麼細胞衰老、以致骨骼肌組織衰老的過程便有望暫停,甚至逆轉。

團隊的研究成果最近於Cell Press 出版的公開期刊 iScience 中發表。

張教授認為,調控染色質的開放程度及可及性是決定細胞命運的關鍵。他闡釋說,染色質狀態的變化可導致基因表達失調。今次的研究顯示逐漸激活的染色質狀態是幹細胞衰老的重要標誌,而這項發現很可能成為未來研發抗衰老技術的一個重要方向。

染色質是一種包裹在組蛋白周圍的 DNA 複合物,用於維持 DNA 的正常結構,而它們的結構會隨外部環境迅速變化。承接以往研究所得,團隊今次在老鼠體內預先固定了肌肉幹細胞的狀態,以取得靜息細胞(平時在休眠狀態, 但在肌肉受傷時會激活,以發揮修復功能)以及它們的基因和染色質特徵,再隨著時間變化,比較染色質的「可及性」。

研究的第一作者董安琪博士指出:「我們發現年輕肌肉幹細胞的染色質環境,在靜息狀態會變得非常緊密,並在激活初期有較高的『可及性』。它們在長期的再生過程後,會逐漸重新建立緊密狀態。然而,老化的肌肉幹細胞在靜息期間,則不能維持染色質的緊密環境。」董博士是張教授研究團隊的前成員,現為布魯塞爾自由大學博士後研究員。

要想對抗衰老,尚有許多可能性正在等待發掘,現在科學家們已經更了解衰老細胞會發生甚麼,從而為進一步探索抗衰老策略開闢了多種途徑。 

那麼人類不老之謎是否已經被破解呢?對此,張教授表示:「可以說是,也可以說不是。」如果我們能在衰老幹細胞中,找出水平下調的染色質調節劑,將來便可能透過恢復這些調節劑的基因表達來防止衰老。目前我們已能夠比較年輕和老化肌肉幹細胞之間的不同染色質狀態,還確定了年輕肌肉幹細胞中特別開放的染色質位置。倘若在衰老過程中,能夠保持這些區域的『可及性』,我們便有機會找到方法讓細胞保持年輕、健康。」

張教授指出,團隊目前的研究解構了幹細胞分離和啟動過程中染色質『開放性』的變化,但研究的旅程才剛剛開始。現時團隊展望進一步研究在肌肉幹細胞分離和激活過程中改變染色質狀態的機制,並準備進行體內實驗來獲取更多的訊息。

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