Nature：自噬维持干细胞年轻，可能是“返老还童”的新希望
2017-03-10 佚名 中国生物技术网
美国加州大学旧金山分校（UCSF）的一项新研究发现了血液和免疫系统老化的关键因素，为减缓甚至逆转越来越严重的老年疾病风险带来了希望，包括慢性炎症疾病、贫血、血癌、以及威胁生命的感染。关键在于一小部分干细胞（这些细胞在发育早期出现，负责在整个生命周期中更新血液）的健康状况与自噬作用（一种细胞的程序性死亡）之间的联系。这项研究发表在近日的《Nature》上，UCSF的团队发现，除了清理细胞中的废物之外
美国加州大学旧金山分校（UCSF）的一项新研究发现了血液和免疫系统老化的关键因素，为减缓甚至逆转越来越严重的老年疾病风险带来了希望，包括慢性炎症疾病、贫血、血癌、以及威胁生命的感染。
关键在于一小部分干细胞（这些细胞在发育早期出现，负责在整个生命周期中更新血液）的健康状况与自噬作用（一种细胞的程序性死亡）之间的联系。
这项研究发表在近日的《Nature》上，UCSF的团队发现，除了清理细胞中的废物之外，自噬作用对于维持造血干细胞(HSC)和免疫系统的秩序也非常重要，HSC能产生携带氧的血细胞和防止流血的血小板，以及抵抗感染和处理病原体的整个免疫系统都有影响。
研究人员发现，自噬作用能使代谢活跃的HSC回到类似冬眠的静止状态，从而抑制HSC。这是成年人HSC的默认状态，从而使HSC可以终生维持这种状态。该研究的高级科学家Emmanuelle Passegué博士说：“自噬作用在干细胞生物学中的这一作用过去不为人所知。”
无法激活自噬作用对于血液细胞有严重的影响，导致特定种类血细胞生成失衡。有缺陷的自噬作用会降低HSC更新血液系统的能力。
研究人员发现，在老年小鼠体内的衰老HSC中，有70%没有经历自噬作用，这些细胞呈现出功能异常。然而，另外30%经历了自噬作用的衰老细胞的表现和年轻小鼠的HSC一样。
Passegué在还是UCSF再生医学和干细胞研究中心的医学教授时主导了这项研究。今年1月份他成为了哥伦比亚大学医学中心的干细胞项目的负责人，还成为了遗传学系的杰出校友教授。
使血液和免疫系统返老还童的疗法
科学家们发现多种不同的组织干细胞都随着年龄的增长而功能下降。这个现象的原因一直是研究热点。
经历了大量实验和分析之后，科学家们对比了老年小鼠和年轻小鼠的HSC，它们的基因都被修改，所以不会经历自噬作用。研究发现，失去了自噬作用的年轻小鼠也会出现很多老年小鼠常见的血液问题，包括HSC细胞外观的变化，不同血液细胞的比例被扰乱，这都是衰老的特征。
过去的研究表明，自噬作用会导致细胞内“囊”的形成，它会吞噬并且酶促消化分子甚至是主要的细胞器，包括线粒体。但是在这项新研究中，他们发现，因基因修改而导致的自噬作用缺失会导致激活的线粒体积聚，并且增加氧化代谢，这会引起HSC中的DNA发生化学变化。
这种“后生的”DNA变化改变了HSC的发育情况。它们会导致某些血细胞不成比例地生成，降低HSC更新血液系统的能力。这个结果与无法激活自噬作用的衰老HSC相似。相反，自噬作用很强的衰老HSC能够抑制它们的线粒体和代谢，可以重建健康的血液系统。
科学家们成功地在实验室中利用药物重建了衰老HSC的自噬作用，这为造血干细胞的“返老还童”带来了希望。
Passegué说：“这项发现提供了一个有趣的治疗角度，激活所有衰老HSC的自噬作用，延缓血液系统衰老，在骨髓或造血干细胞移植中提升成功率。我们希望能够利用这项成果改善干细胞的健康状况，帮助老年人预防血癌，并增强他们的免疫系统。”
原始出处：
Theodore T. Ho,Matthew R. Warr,Emmalee R. Adelman,et al.Autophagy maintains the metabolism and function of young and old stem cells.Nature 543, 205–210 (09 March 2017) doi:10.1038/nature21388
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