干细胞技术通过擦拭他们的DNA清洁来恢复老人细胞

根据斯坦福大学医学院的研究人员的一项新的研究，旧人体细胞恢复到更年轻的蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质蛋白质。

研究人员还发现，在将现有的肌肉干细胞受到恢复活力的蛋白质处理并移植到它们的身体中，老年小鼠在经过现有的肌肉干细胞后重新获得了年轻的力量。

称为Yamanaka因子的蛋白质通常用于将成人细胞转化为所谓的诱导多能干细胞或IPS细胞。诱导多能干细胞可以变成身体中的几乎任何类型的细胞，无论它们来自哪个细胞。他们在再生医学和药物发现中变得重要。

该研究发现，在实验室中诱导旧人体细胞以简要表达这些蛋白质的衰老的许多分子标志，并使处理过的细胞从他们的较年轻的同行中脱节。

“当IPS细胞由成人细胞制成时，他们成为年轻人和多能的，”普拉多里奥·塞巴斯蒂安省，博士学位，妇产科，妇科助理教授和伍兹家族教师在儿科翻译医学中。“如果可以在不诱导多能力的情况下只需倒置老化时钟，我们会想到一些时间。现在我们发现，通过严格控制暴露于这些蛋白质因素的持续时间，我们可以促进多种人类类型的恢复活力。“

Sebastiano是该研究的高级作者，将于今日（星期三，2020年3月24日）在线上在线发布。前毕业生Appash Sarkar，Ph.D.，是该文章的主要作者。

“我们对这些调查结果非常兴奋，”学习协作托马斯·兰多，MD，博士，博士学位，神经学与神经科学教授以及斯坦福衰老的斯坦福格伦中心主任。“自2000年代初的研究表明，自2000年代初，我的同事和我一直在追求组织的重新焕发活力，揭示了系统性因素可以使旧组织更年轻。2012年，Howard Chang和我提出了使用重新编程因素来恢复细胞和组织的概念，并令人欣慰，看看采用这种方法取得成功的证据。“昌，博士，博士，是一种皮肤病学教授和斯坦福的遗传学。

接触蛋白质

Sebastiano的实验室的研究人员使IPS细胞来自成人细胞，例如那些组成皮肤的人，通过在大约两周的时间内将它们的时间内暴露于早期胚胎发育的重要蛋白质。它们通过将日常短暂的RNA消息引入成人细胞来这样做。RNA消息编码制备yamanaka蛋白的说明。随着时间的推移，这些蛋白质倒回细胞的命运 - 沿着发育时间表向后向后推，直到它们类似于它们起源于它们的年轻胚胎状多能细胞。

在此过程中，细胞不仅揭示了他们以前的身份的任何记忆，而是他们恢复到更年轻的状态。它们通过擦拭其DNA清洁的分子标签来完成该转化，这不仅可以区分，所述分子标签，例如来自心肌细胞的皮肤细胞，而是作为细胞年龄累积的其他标签。

最近的研究人员已经开始怀疑将成人细胞暴露于yamanaka蛋白，而不是数周可能会引发这种年轻的逆转，而不会引起全能的多能性。事实上，在2016年的Salk生物学研究所的研究人员在2016年发现，简要表达了一颗小鼠的山雀因子，以一种过早老化的形式将动物的寿命延长约20％。但目前尚不清楚这种方法是否会在人类中使用。

Sarkar和Sebastiano想知道老式人类细胞是否会以类似的方式响应，以及响应是否仅限于几种细胞类型或许多组织的概括。他们设计了一种方法来使用称为Messenger RNA的遗传物质暂时表达六个重新编程因素 - 四个Yamanaka因子加上两种额外的蛋白质 - 在人体皮肤和血管细胞中。信使RNA在细胞中迅速降解，允许研究人员紧紧控制信号的持续时间。

然后，研究人员将处理细胞和对照细胞的基因表达模式与来自年幼人的老年人获得的治疗细胞和对照细胞进行比较，与来自年轻人的未经处理的细胞。他们发现来自老年人的细胞在暴露于重编程因素的四天后表现出老龄化逆转的迹象。然而，未经治疗的老年细胞表达了与已知衰老途径相关的更高水平的基因，但治疗的年龄细胞在其基因表达模式中更紧密地称为较年轻的细胞。

当研究人员研究了称为甲基的老化相关化学标签的模式，该化学标签作为细胞年龄年龄的指标，他们发现处理过的细胞平均比½来自老½年人的未经处理的细胞更小为约1至3岁，峰值为½3年（皮肤细胞）和½7年（在血管中细胞中的细胞）。

比较老龄化标志

接下来，他们比较了几种衰老标志 - 包括细胞感应营养素，代谢化合物如何创造能量和处理细胞垃圾 - 来自青少年的细胞，从老年人处理的细胞和未经处理的细胞。

“我们在所有标志中看到了一个戏剧性的复兴，但在所有的细胞类型中都有一个，”Sebastiano说。“但我们的最后一次和最重要的实验是在肌肉干细胞上完成的。虽然它们自然赋予了自我更新的能力，但这种能力随着年龄的增长。我们想知道，我们还可以恢复活化干细胞并具有长期效果吗？“

当研究人员移植到已经治疗的老年小鼠被治疗的老鼠肌肉干细胞后，他们发现，动物恢复了年轻小鼠的肌肉力量。

最后，研究人员从患有骨关节炎的人的软骨中分离细胞。他们发现，骨关节炎细胞对重编程因子的临时暴露减少了炎症分子的分泌，并改善了细胞的互联能力和功能。

研究人员现在正在优化重新编程蛋白质的小组，需要恢复人类细胞，并且正在探索治疗细胞或组织而不从身体移除它们的可能性。

“虽然需要更多的工作需要完成，但我们希望有一天有机会重新启动整个组织，”Sebastiano说。“但首先我们希望确保这在实验室中严格测试，发现是安全的。”

参考：“核重编程因素的瞬态非综合表达促进了人类细胞中老龄化的多方面的改善”通过Tapash Jay Sarkar，Marco石英，Shravani Mukherjee，Alex Colville，Patrick Paine，Linda Doan，Christopher M. Tran，Constance R. Chu，Steve Horvath，Lei S. Qi，Nidhi Bhutani，Thomas A. Rando和Vittorio Sebastiano，2020年3月24日，Nature Communications.doi：
10.1038 / s41467-020-15174-3

其他斯坦福共同作者是前博士后学者Marco Quarta，Ph.D。博士后学者Shravani Mukherjee，博士;研究生Alex Colville;研究助理Patrick Paine，Linda Doan和Christopher Tran; Constance Chu，MD，骨科手术教授; Stanley Qi，Ph.D.，生物工程助理教授和化学和系统生物学;和骨科手术副教授，博士博士，博士。

来自加利福尼亚州加州大学的退伍军人事务Palo Alto卫生保健系统的研究人员也有助于该研究。

该研究得到了国家卫生研究院（授权R01 AR070865，R01 AR070864，R01 AG03606，R01 AG057433和R01 AG047820），Glenn Chiness，美国老龄化研究和退伍军人事务部的联合会。

Sarkar，Quarta和Sebastiano是启动转向生物技术的联合创始人，该公司是应用本文中描述的技术以治疗衰老相关条件的公司。Rando是科学咨询委员会的成员。