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细胞的年龄不仅体现于外观与功能,更记录在 DNA 甲基化等分子变化中。近年来,研究发现将成熟细胞重编程为干细胞可重置部分年龄标记,但其具体机制与耗时仍待阐明。
2026 年 10 月 3 日,德国波恩大学医院、波恩大学与亚琛工业大学研究团队在《Aging Cell》发表论文。该研究将不同年龄供体的血液来源细胞直接转化为诱导神经干细胞(iNSCs),并全程追踪了细胞身份转换与表观遗传年龄的变化。
研究纳入 15 名年龄跨度从新生儿至 101 岁的供体。团队从外周血单个核细胞中诱导获得红系祖细胞(EPCs),利用仙台病毒载体暂时过表达转录因子 SOX2 和 cMYC,引导细胞直接转变为具有增殖能力的神经干细胞,绕过了诱导多能干细胞(iPSC)阶段。
论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/acel.70751
逆转细胞衰老:表观遗传时钟的重置
研究采用 Horvath 团队 2018 年发布的 DNA 甲基化年龄算法分析细胞甲基化特征。结果显示,原始红系祖细胞的 DNA 甲基化年龄与供体实际年龄高度相关;重编程后,低传代 iNSCs 的甲基化年龄平均降至供体实际年龄的约 13%,高传代阶段进一步降至约 5%。
图示:CD71 阳性 EPC 可在不到两周的时间内编程为表达 DACH1 的 NSCs。
值得注意的是,年龄印记并非随细胞身份改变即刻消失。对 50 至 101 岁供体细胞系的时间序列分析显示,大部分年龄相关的 DNA 甲基化特征需约 50 天才能逐渐重置。
图示:遗传性去衰老是一个缓慢的过程,且干细胞增殖的调控对其影响较小。
细胞身份的建立同样漫长。重编程约 12 天后,细胞虽已表达神经干细胞标记 DACH1 和 PAX6,但 DNA 甲基化和 RNA 测序显示,神经谱系相关的基因表达及表观遗传特征仍需数周持续调整。
年轻化不完全依赖细胞增殖
为探究表观遗传年龄下降是否仅源于细胞分裂筛选,团队使用甘油和胸苷处理细胞以抑制增殖。结果显示,尽管增殖次数减少,DNA 甲基化年龄仍持续下降,与未处理组无显著差异。
此外,利用转录因子 NGN2 诱导部分细胞向神经元分化,约 20 天后其甲基化年龄与继续增殖的对照组也无显著差异。这表明重编程中的表观遗传年轻化并不依赖持续的细胞增殖。
图示:神经干细胞(NSC)身份的表观遗传和转录组整合是一个漫长的过程,至少持续到转化后的第 26 天。
研究人员还检查了来自 87 岁和 101 岁供体的成熟 iNSC 细胞系,发现其在核纤层、自噬、线粒体功能及细胞衰老指标上未表现出典型的年龄相关异常,为 DNA 甲基化时钟的变化提供了细胞层面的补充证据。
研究衰老机制的新模型
该研究构建了一个持续数周的细胞重编程模型,使观察年龄相关分子特征的逐步变化成为可能,有助于测试加速或减缓这一过程的因素。未来,此类模型或可用于研究阿尔茨海默病等与年龄密切相关的神经退行性疾病。
团队指出,DNA 甲基化年龄仅是生物学年龄的替代指标,不等同于整体功能年龄。由于缺乏真正高龄神经干细胞的参照数据,尚无法完全排除细胞身份转换本身对年龄估算的影响。
目前,该成果主要贡献在于揭示了细胞命运改变与表观遗传年轻化之间的时间关系,为深入探索细胞衰老机制提供了实验切入点,而非直接证明该方法可逆转人体衰老。
相关链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2026/10/261020085013.htm
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