再生医学抗衰老:科学家实现皮肤细胞“时间跳跃”,年轻30岁

2022
05/13

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博雅生命
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他们可以在这一过程中发现重编程细胞之间的精确平衡,在维持细胞特殊功能前提下,还能让细胞在生物学上更年轻。

撰文:南方医科大学 Mie

专家审核:江苏大学附属医院 李晶 教授

近日,英国剑巴伯拉罕研究所的研究人员开发了一种方法[1],可以将人类皮肤细胞“时间跳跃”30年,在不失去细胞特有功能的情况下逆转细胞的衰老时钟。在这一实验中,他们成功使53岁的中年女性志愿者的皮肤细胞年轻了30岁。

研究人员已经能够部分恢复老年细胞的功能,并恢复生物年龄的分子测量。这项研究发表在《eLife》杂志上,虽然还处于探索的早期阶段,但它可能会给再生医学带来革命性的变化。

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这种新方法借鉴了获得诺贝尔奖的技术——日本京都大学教授山中伸弥运用体细胞重编程(iPSC)使细胞重返年轻,并且获得了2012年诺贝尔奖。巴伯拉罕研究所的这项技术正是基于这一诺奖技术。他们可以在这一过程中发现重编程细胞之间的精确平衡,在维持细胞特殊功能前提下,还能让细胞在生物学上更年轻。

然而,在iPSC重编程过程中,体细胞的身份丢失,而且可能难以重新获得,整个过程需要50天。而巴伯拉罕研究所的这项技术的亮点是不完全擦除原始细胞,使细胞保持原来的身份和功能,同时另外一个亮点是将这一过程缩短至13天。

细胞衰老=人体衰老

随着年龄的增加,细胞逐渐走向衰老,细胞再生能力下降,无法将衰老的细胞替换掉,而细胞是组成人体的基本单位,细胞普遍衰老等同于人体衰老。

再生医学通过研究机体的正常组织特征与功能、创伤修复与再生机制及干细胞分化机理,寻找有效的生物治疗方法,促进机体自我修复与再生,改善或恢复损伤组织和器官。其中重要的工具便是创造“诱导”干细胞的能力。在合适的条件下,这些干细胞有可能变成任何细胞类型,从而起到补充、替换衰老细胞以及修复组织的作用。

新研究让细胞实现“时间跳跃”

英国巴伯拉罕研究所的研究人员研发出来的技术不但可以使得细胞更年轻,而且功能也像年轻细胞。

成纤维细胞具备的功能是产生胶原蛋白,为组织提供结构和治愈伤口。研究人员[2]将这种技术运用于成纤维细胞中。实验发现与未经历重编程过程的对照细胞相比,再生的成纤维细胞产生了更多的胶原蛋白。重编程的成纤维细胞也会进入需要修复的区域。研究人员进行人工切割来测试部分恢复活力的细胞,发现经过处理的成纤维细胞比未经过处理的成纤维细胞更快地进入间隙。

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来自文献2:成熟阶段瞬态重编程(MPTR)的实验方案

该实验证实了重编程后的细胞实现了“时间跳跃”,不仅恢复了细胞活力,还可能恢复了年轻细胞部分特殊功能。这是一个有希望的迹象,有朝一日这项研究最终可能被用来制造更能治愈伤口的细胞。

再生医学与抗衰老的研究进展

除了将成熟细胞重编程,从而恢复细胞原先活力以及功能这一抗衰老法子外,当前很多学者致力于研究干细胞抗衰老。而干细胞也的确不负所托,将抗衰老从理论逐渐变为现实。

《International journal of molecular sciences》发表了一篇综述[3],系统总结了间充质干细胞在皮肤细胞再生领域的研究进展,认为除了具有促进皮肤再生以及抗细胞衰老作用外,还具有促进愈合的能力,可应用于受损和老化的皮肤。在皮肤再生中,间充质干细胞可增加细胞增殖和新血管形成,并减少皮肤损伤病变中的炎症。在嫩肤方面,可促进胶原蛋白和弹性纤维的产生,抑制金属蛋白酶的激活,并促进对紫外线辐射诱导的衰老的保护。

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图片来自文献4:间充质干细胞分泌组对皮肤的作用

此外,《Clinical, Cosmetic and Investigational Dermatology》上发表的一篇综述[4],系统总结了间充质干细胞分泌组在皮肤病学中的应用。此综述共纳入90篇文章,最终得出间充质干细胞分泌组具有多种有用的活性,可以用来再生细胞以及修复皮肤组织损伤,如可以促进伤口愈合、促进头发生长,还可以起到光保护等作用,在皮肤病领域有很大的治疗潜力,可以进一步开发以及研究。

小结

衰老是人一生必然要经历的过程,随着科技的发展以及人们生活水平的提升,如何延缓衰老成为人人关注的话题。近年来,生物科技的发展,使得衰老细胞可以在不丧失其功能的情况下恢复年轻细胞活力,还可以恢复某些功能。同时,以干细胞为核心的在再生医学的发展,大大促进了人类探索抗衰老的步伐,也使得人们看到人类放慢衰老的步伐将有望慢慢得以实现。

参考文献:

[1] https://www.sciencedaily.com/releases/2022/04/220408083901.htm

[2]Diljeet Gill, Aled Parry, Fátima Santos, Hanneke Okkenhaug, Christopher D Todd, Irene Hernando-Herraez, Thomas M Stubbs, Inês Milagre, Wolf Reik. Multi-omic rejuvenation of human cells by maturation phase transient reprogramming. eLife, 2022; 11.

链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35390271/

[3] Jo H, Brito S, Kwak BM, Park S, Lee MG, Bin BH. Applications of Mesenchymal Stem Cells in Skin Regeneration and Rejuvenation. Int J Mol Sci. 2021 Feb 27;22(5):2410.

链接:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33673711/

[4] Damayanti RH, Rusdiana T, Wathoni N. Mesenchymal Stem Cell Secretome for Dermatology Application: A Review. Clin Cosmet Investig Dermatol. 2021;14:1401-1412

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关键词:
细胞,衰老,研究,再生,功能

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