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华东干细胞库报道:《自然》于 2013 年10月 20 日刊登的文章称发现了一种意想不到的新型分子开关,这种分子开关能促进造血干细胞衰老,其有可能成为减缓因衰老而造成的损伤的关键。这项研究有望在减缓或逆转衰老过程的治疗策略中发挥作用,并有可能让一种重要的造血干细胞(HSCs)恢复青春。
这项研究基于同一课题组的早期研究,此课题组于2012年报道称他们能让实验小鼠老化的HSCs从功能上恢复青春。
来自骨髓且功能正常的HSCs细胞对于生成各种造血干细胞类型,从而允许免疫系统对抗感染起着至关重要的作用,同时HSCs对于体内其他重要细胞的再生也起着重要作用。“ 尽管大量数据表明造血干细胞的功能随着不断衰老的过程而变弱,但对于造成这一现象的分子过程则知之甚微,这一未知领域阻碍了我们采用合理的方法在减缓干细胞的老化。” 负责这一课题的 Hartmut Geiger 博士说,“ 在分子信号通路中一个独特开关的发现对于衰老过程的研究及其重要,也使我们朝既定目标更近了一步。” 名为 “Wnt ” 的信号通路是基础细胞生物学的重要组成部分,其调控着人体或动物细胞之间的交流和互动,信号通路的损伤会为组织再生、发育带来一系列的问题,也会产生各种疾病。
从分析小鼠模型和实验室培养的HSCs,科学家发现在老化细胞中一种正常的Wnt信号模式(科学上称作经典模式)转化成了非典型活性模式(被称为非典型模式),他们还注意到这种不同模式的转化是由在老化HSC中一种Wnt5a的蛋白表达引起的。
通过有意增加年轻HSCs中的蛋白表达,科学家发现细胞开始呈现老化特征。更为有趣的是,在老化HSCs中急剧增加的Wnt5a激活了另外一种名为Cdc42的蛋白,这种蛋白对干细胞的老化是极其重要的。早在2012年的研究中,科学家已开始靶向这种蛋白,当时研究发现通过药物抑制Cdc42从而逆转老化过程,可使HSCs恢复功能上的年轻。
在目前的研究中,科学家着重通过实验来观察阻断Wnt5a会对HSC的老化产生多大影响。他们从老鼠的HSCs 中删除了Wnt5a ,同时也培养了缺失两个Wnt5a基因功能拷贝的老鼠,本质上阻断了这些蛋白在动物HSCs中发挥功能。从细胞中敲除Wnt5从功能上让HSCs恢复了年轻,而培养出的缺失两个Wnt5a基因功能拷贝的老鼠则显现出造血干细胞衰老过程延迟。
虽然这一研究扩大了对于HSC衰老分子根源的认识,但这一成果用于临床治疗还需要更多研究。首先,研究人员需要决定wnt5a表达的升高是由造血干细胞的内部还是外部引发的,其次,因蛋白的作用机制,找到或开发能阻断Wnt5a 的药剂有些困难。然后,通过追踪HSC老化原因到Wnt信号通路中一个意想不到的分子开关的发现,科学家又朝老化过程的原因分析中走出了重要的一步,科学家希望他们的研究在帮助提升老人的免疫系统,治疗疾病和提升老人整体活力方面起到相应作用。(华东干细胞库王佩编译)