科学家逆转细胞60年老化:80岁血液变20岁神经干细胞

科学家逆转细胞60年老化:80岁血液变20岁神经干细胞

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据《科学日报》2026年10月21日报道,德国波恩大学医院与波恩大学的研究人员取得一项突破性成果:他们将一位80岁老人的血液细胞成功转化为神经干细胞,这些细胞的分子年龄不到20岁,相当于在实验室中逆转了超过60年的细胞老化。这项发现为研究细胞如何变年轻提供了全新途径,可能帮助科学家更好地理解阿尔茨海默病等与年龄相关的疾病。相关论文发表于《Aging Cell》期刊。

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如何将血细胞转化为脑干细胞

人体内有数百种特化细胞类型,它们都源自同一个受精卵,携带几乎相同的遗传指令。然而,随着细胞发育,它们会承担特定的角色。正常情况下,皮肤细胞无法变成肝细胞,血细胞也无法变成神经细胞。但现代实验室技术已能突破这些生物限制。科学家可以通过重编程将某些成体细胞转化为完全不同的身份。例如,皮肤细胞可以转化为能够产生神经组织的细胞,这有望为神经退行性疾病的治疗提供新思路。

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重编程过程依赖于一组称为转录因子的蛋白质,它们调控基因的激活方式。通过改变细胞遵循的遗传指令,这些蛋白质能重新引导细胞发育,赋予其新的细胞身份。波恩大学医院重建神经生物学研究所所长Oliver Brüstle教授解释说:“利用这种方法,我们直接将红细胞前体细胞转化为神经干细胞。”该团队此前已证明,通过这种方法生成的神经细胞移植到小鼠大脑后,能够与现有神经元成功连接。

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科学家逆转超过60年的细胞老化

最新研究聚焦于细胞重编程过程中一个引人注目的现象:分子年龄的显著逆转。Brüstle强调:“我们在当前研究中重点关注了另一个现象,即细胞在重编程过程中变得明显年轻。”为确定细胞年轻化的程度,研究人员检查了细胞的分子时钟,特别是被称为表观遗传时钟的生物标记。这些时钟通过分析DNA上的化学修饰来估计细胞的生物学年龄,这些修饰会随年龄增长而积累或改变。重要的是,这些修饰不改变DNA序列本身,而是影响遗传指令使用的频率(表观遗传学)。由于这些模式随年龄可预测地变化,科学家可用它们来估计细胞在分子水平上的年龄。

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结果令人震惊:重编程后,取自80岁个体的细胞显示出不到20岁的分子年龄特征——换句话说,该过程逆转了超过六十年细胞老化。Brüstle表示:“我们还知道,这种表观遗传年轻化确保了这些细胞实际上表现得像年轻细胞一样。”

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缓慢的年轻化过程揭示新线索

科学家此前已观察到重编程可以重置细胞生物学年龄。然而,早期的演示涉及更复杂的两阶段过程:首先将血细胞转化为多能干细胞(具有几乎无限的发育潜能),再引导其成为神经干细胞。传统方法会快速产生年轻化,使其难以全面观察所有变化。

波恩团队则完全跳过多能干细胞阶段。Brüstle说:“相比之下,我们直接将血细胞转化为神经干细胞——无需先经过多能干细胞阶段。在我们的方法中,年轻化是逐渐发生的,可以在超过100天的时间内进行追踪。”研究人员观察到,大约50天后分子年龄显著减少了约60年。由于该过程持续时间更长,科学家能够在变化展开时进行研究,而不仅观察最终结果。

细胞年轻化对阿尔茨海默病研究的潜在意义

能够观察细胞逐渐变年轻的能力,对试图理解控制生物衰老机制的科学家而言尤其宝贵。通过研究这一延长转变过程,研究人员可以调查哪些分子通路参与其中,并测试特定物质是否能加速或减缓年轻化。Brüstle说:“持续这么长时间的年轻化作为实验模型非常理想:由于表观遗传时钟在数周内缓慢重置,我们可以利用这个模型来研究哪些因子和活性物质会加速或减缓年轻化过程。”

这些发现可能对神经科学特别重要,因为衰老与严重的神经系统疾病发展密切相关。虽然这项工作并未建立能够逆转人体衰老的治疗方法,但它提供了一个实验室模型,用于研究细胞如何恢复年轻特性。这最终可能帮助科学家更好地理解阿尔茨海默病等疾病的细胞变化。Brüstle指出:“毕竟,年龄是神经退行性疾病(如阿尔茨海默病)最重要的风险因素!”

关键研究数据一览

下表总结了常规重编程与波恩团队直接转化的关键区别:

特性常规重编程(两阶段)波恩团队直接转化法
---------
中间阶段必须经过多能干细胞阶段跳过多能干细胞阶段
年轻化速度快速(数天内完成)缓慢(持续超过100天)
可追踪性难以观察中间变化可在50天内追踪约60年年轻化
细胞来源通常需要皮肤细胞等直接从红细胞前体转化
潜在应用研究终点结果研究动态过程及调控因素

表格数据来源:波恩大学医院新闻稿及《Aging Cell》论文摘要。

资金支持与合作方

这项研究由波恩大学医院、波恩大学以及亚琛工业大学(RWTH Aachen University)共同完成。资金来自欧盟“地平线2020”计划、德国研究基金会(DFG)以及联邦研究、技术与航天部(BMFRT)。辅证来源:据《科学日报》报道,研究得到了德国顶尖科研机构的资助。

常见问题

Q1:这项技术能立刻让人返老还童吗?

A1:不能。目前该研究仅在实验室的细胞层面实现了分子年龄逆转,并未应用于人体。它更像一个研究模型,帮助科学家理解细胞如何变年轻,并不能直接让人体组织整体恢复青春。未来需要更多研究才能评估其临床转化潜力。

Q2:表观遗传时钟是什么?为什么它很重要?

A2:表观遗传时钟是一种通过测量DNA甲基化等化学修饰来估算细胞生物学年龄的方法。这些修饰不改变DNA序列,但影响基因表达。随着生物年龄增长,修饰模式会规律变化,因此可以作为“时钟”。在该研究中,时钟读数显示重编程后的细胞分子年龄小于20岁,证明了逆转老化发生。

总结展望

德国科学家成功利用直接重编程技术,将80岁老人的血细胞转化为分子年龄不到20岁的神经干细胞,首次在实验室中实现了超过60年的细胞老化逆转。这一突破不仅为理解细胞衰老机制提供了新的实验模型,也为阿尔茨海默病等年龄相关疾病的研究开辟了新路径。未来若能进一步明确调控表观遗传时钟的关键因子,或将推动抗衰老疗法从实验室走向临床。

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德国波恩大学团队将80岁老人血细胞转化为分子年龄不到20岁的神经干细胞,逆转超过60年细胞老化。该研究为阿尔茨海默病等年龄相关疾病提供新模型,有望推动抗衰老疗法发展。了解表观遗传时钟如何重置。

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