​重磅!有望逆转干细胞衰老进程!加州大学果蝇研究发现新奥秘

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​重磅!有望逆转干细胞衰老进程!加州大学果蝇研究发现新奥秘

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过去的半个世纪里面,不仅是美国,全世界范围内,新生父母的平均年龄都在不断地上升。得益于受教育年龄的增加以及预期寿命的增加,人们的生育年龄开始往后推移。但是遗憾的是:我们的身体和生殖系统并不会随着年龄增加持续保持旺盛的状态。
随着年龄的增加,干细胞的效率开始降低,干细胞的更新效率下降。在这个过程中 ,生殖系干细胞的分化能力也会降低。有没有办法可以暂停这个过程,让干细胞始终保持在较高的生殖能力的状态呢?
一项新的研究有望帮助我们解决这一个难题。来自加州大学巴巴拉分校的生物学家在《Nature Communications》杂志上发布了一项新研究。这项研究中,研究人员有效地延长了果蝇生殖干细胞寿命,在各个阶段延迟了进展,从而延长了干细胞的活力,这将为未来延长生殖系干细胞的长久活力带来新的契机。

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文章标题:Enhanced germline stem cell longevity in Drosophila diapause

图片来源:《Nature Communications》杂志官网

在以前的研究中就发现:当成年果蝇被放到寒冷、黑暗的环境中,它们会进入一种称为“滞育”的休眠状态。研究人员发现这是一种季节性反应,这种反应可以帮助它们更成功地进行繁殖,滞育状态使得果蝇在暖和的时候得以大幅度延长寿命,并显著延长果蝇的繁殖期。
以前人们主要从社会行为角度解释这一现象,但是当研究人员从细胞生物学的角度进行研究时,却发现了不一样的机制:处在压力下的雌性果蝇会在卵子发育过程的特定阶段暂停卵细胞的产生;但是滞育的状态下生殖系干细胞分化成卵子的多个阶段都会暂停,并且相比较于压力下的生殖系干细胞,滞育的状态下生殖系干细胞的停止更彻底,同时在恢复的时候其生育能力恢复也更强。
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在压力和滞育情况下卵巢的停止和恢复反应,滞育状态下卵巢的停止和恢复都更彻底

通常情况下,生殖系干细胞通常会分裂为两个子细胞,一个会继续分裂为卵子,另一个则继续保留干细胞的状态,以重复进行该步骤。但是在滞育情况下,在分裂的过程中,两个子细胞并不急着分开,仍旧结合在一起,相互附着;当果蝇的状态恢复,才会继续分裂。
研究人员还发现在这个过程中一个重要的基因被激活——这就是我们最常说的抑癌基因P53,P53可以阻止细胞分裂中出现遗传损伤。通常情况下,细胞的分裂次数是有上限的,而P53的激活则可以帮助细胞自我修复并保持分裂潜力。
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滞育状态下,生殖系干细胞的多个阶段都会延迟

对于生殖系干细胞或者其他的干细胞来说,如果可以让其进入到滞育的状态,那么就有望延长干细胞的寿命。于是研究人员开始继续进一步的研究:如何在正常的情况下让干细胞进入到滞育状态呢?
通过系列研究,研究人员发现了一种叫做“保幼激素”的分子,在滞育状态,保幼激素的水平会降低。研究人员着手去除了可以产生保幼激素的细胞,这成功阻止了生殖系干细胞分化为卵子的过程,从而延长了果蝇的生殖潜力,让果蝇进入到了类似“滞育”的状态;并且当重新引入保幼激素的时候,产卵量可以恢复。这证明在果蝇中,保幼激素可以让“果蝇”进入到滞育的状态。

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卵巢滞育的停止和恢复模型

研究人员表示,如果我们在人类的干细胞中可以找到类似的分子,那么就有望帮助人类的干细胞逆转分裂的进程,从而帮助干细胞保持旺盛的活力,这将有助于减少人类衰老进程导致的各种年龄疾病。研究人员表示:或许,这项研究可以帮助我们优雅地老去。

如果人类的干细胞可以进入到类似于“滞育”的状态,那么人类就有可能得到长期的、旺盛活力的干细胞。目前来说,人们也可以通过液氮对干细胞进行冷冻,从而长时间的保存干细胞。干细胞技术的发展,或许可以帮助人们健康、快乐地安享晚年。

作者:CellPlus

审校:小龙包

 

参考资料:
[1] Sreesankar Easwaran, Matthew Van Ligten, Mackenzie Kui, Denise J. Montell. Enhanced germline stem cell longevity in Drosophila diapause. Nature Communications, 2022; 13 (1) DOI: 10.1038/s41467-022-28347-z
[2] Extending the longevity of stem cells.https://www.sciencedaily.com/releases/2022/03/220303120758.htm
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