​年轻血液促进“返老还童”?不是说僵尸!

年轻血液促进“返老还童”

 

  迄今为止,年轻血液究竟靠何种力量使衰老个体重返“年轻态”的秘密还有待揭示。

  相关的重要科学问题包括:

 

  哪些衰老的器官、组织和细胞类型可以或者更容易被年轻血液“返老还童”?

 

  衰老干细胞的活力是否能被年轻血液所增强?

 

  能否发现介导年轻血液效应的“年轻因子”,并以此作为干预器官衰老的新型分子靶标?

 

异体共生实验揭开其中奥秘

 

  异体共生是通过外科手术连接年老和年轻小鼠的循环系统所构建的模型。该体系提供了一个独特的研究范式,可用于评价老化的机体受年轻血液影响后如何恢复活力,反之亦可用于研究年轻的组织和器官受衰老血液影响后加速退行的机制。

 

  干细胞与再生医学研究院同中国科学院北京基因组研究所合作,通过构建年老小鼠和年轻小鼠的异体共生模型,绘制了系统水平的单细胞转录组图谱,并对骨髓、脾脏、外周血、脑、肝脏、骨骼肌和皮肤等7种组织器官进行了深入解析。

  由于异体共生实验中年轻与年老个体的循环系统相通,因此个体之间可能存在彼此细胞(尤其是免疫类细胞)在不同组织器官中的相互混合。

 

  为了解析这一复杂的细胞互通情况,研究人员用CD45.1和CD45.2两种不同基因型为标记来区分异体共生年老和年轻小鼠的细胞,不仅通过流式技术分析了不同基因型个体来源的造血免疫细胞,还进一步构建了CD45不同基因型小鼠异体共生的单细胞转录组图谱。

  研究结果显示,异体共生系统中外周血和脾脏细胞的互通程度较高,而骨髓HSPC却很低(年轻个体中的HSPC仅有不到1%来源于年老个体,年老个体中年轻来源的HSPC也少于5%)。这一结果提示,年轻血液对老年HSPC的“促年轻化作用”是一种受到年轻血液影响后的细胞内源性变化。

 

  除了造血免疫系统,老年个体的外周实体组织也会被年轻血液“年轻化”。

 

  研究发现,暴露于年轻血液可有效改善老年个体不同器官的组织微环境,并恢复多种成体干细胞的活力。其中,造血干(祖)细胞(HSPC)是对年轻血液尤为敏感的细胞类型之一,年轻的血液可以通过上调趋化因子CCL3的表达促进衰老HSPC的“年轻化”。

  该研究在单细胞分辨率揭示了异体共生引起的年老和年轻个体的细胞全景变化规律,揭示了年轻体内环境促进年老组织再生的关键介导因子,为发展衰老预警和干预的关键标志物和新型策略提供了重要的线索和思路。

 

  同时,该工作也为从系统生物学角度发现机体“年轻化因子”提供了新的研究范式,在科学应对老龄化方面具有潜在的应用价值。