長壽文章

研究人員發現老化的兩個關鍵途徑

研究人員發現老化過程的兩種新機制
  • 研究人員發現了細胞在老化過程中的兩條關鍵路徑,以及對這些路徑進行基因編程以延長壽命的新方法。 

  • 大約一半的細胞因核仁穩定性下降而衰老,而另一半則因粒線體功能障礙而衰老。

  • 細胞在生命早期選擇核仁或粒線體路徑,並遵循它直到死亡。

  • 研究人員發現了一個引導這些老化路徑的主電路。

  • 這項研究利用電腦模擬,透過修改 DNA 對主分子電路進行了重新編程,從而從基因上創造了一條新的衰老路徑,以延長壽命。

本文發表在加州大學聖地牙哥分校新聞: 

加州大學聖地牙哥分校的分子生物學家和生物工程師揭開了衰老之謎背後的關鍵機制。 他們分離出了細胞在老化過程中的兩條不同路徑,並設計了一種新方法對這些過程進行基因編程以延長壽命。

該研究於 7 月 17 日發表在《科學》雜誌上。

我們人類的壽命是由個體細胞的衰老決定的。 為了了解不同細胞是否以相同的速度和相同的原因衰老,研究人員研究了芽殖酵母釀酒酵母的衰老過程,這是一種易於處理的模型,用於研究衰老機制,包括皮膚和幹細胞的衰老路徑。

科學家發現,相同遺傳物質和相同環境中的細胞可以以截然不同的方式衰老,它們的命運透過不同的分子和細胞軌跡展開。 利用微流體、電腦建模和其他技術,他們發現大約一半的細胞因核仁穩定性逐漸下降而老化,核仁是核DNA的區域,合成蛋白質生產「工廠」的關鍵成分。 相較之下,另一半人則因粒線體(細胞的能量產生單位)功能障礙而老化。

細胞在生命早期就開始進入核仁或粒線體路徑,並在其整個生命週期中遵循這條「老化路線」直至衰退和死亡。 在控制的核心,研究人員發現了一個引導這些老化過程的主電路。

「為了了解細胞如何做出這些決定,我們確定了每個老化途徑背後的分子過程以及它們之間的聯繫,揭示了控制細胞衰老的分子電路,類似於控製家用電器的電路,」該研究的資深作者南浩說。該研究和生物科學部分子生物學科的副教授。

郝和他的合著者開發了一種新的老化景觀模型後,發現他們可以操縱並最終優化老化過程。 電腦模擬幫助研究人員透過修改 DNA 來重新編程主分子電路,從而從基因上創造出一種新穎的衰老途徑,從而顯著延長壽命。

郝說:“我們的研究提出了合理設計基因或化學療法來重新編程人類細胞衰老方式的可能性,其目標是有效延緩人類衰老並延長人類健康壽命。”

研究人員現在將在更複雜的細胞和生物體中測試他們的新模型,並最終在人類細胞中測試他們的新模型,以尋找類似的衰老途徑。 他們還計劃測試化學技術,並評估療法和藥物「雞尾酒」的組合如何指導長壽之路。

「本文中的大部分工作都受益於一個強大的跨學科團隊,」該研究的合著者之一、分子生物學生物科學教授 Lorraine Pillus 說。 「團隊的一個重要方面是,我們不僅進行建模,而且還進行實驗以確定模型是否正確。 這些迭代過程對於我們正在進行的工作至關重要。”

這項研究發表於 科學 2020 年 7 月。 



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