Cell：中國(guó)科學(xué)院攜手華大等構(gòu)建全球首份多器官衰老時(shí)空?qǐng)D譜，助力延緩衰老
衰老，是每個(gè)人都無(wú)法避免的人生課題。有的人老得快，有的人老得慢，甚至同一個(gè)人的不同器官，衰老的速度還不一樣。我們渴望青春永駐，卻無(wú)奈歲月無(wú)情。如何活得更長(zhǎng)、活得更好，成了每個(gè)人的必修課。最近，一項(xiàng)重磅研究讓我們看到了延緩衰老的曙光。北京時(shí)間2024年11月5日，中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所攜手華大生命科學(xué)研究院、北京基因組研究所（國(guó)家生物信息中心），在全球頂尖學(xué)術(shù)期刊 《細(xì)胞》（Cell）上發(fā)表了最新研究成果，利用華大自主研發(fā)的“超廣角百億像素生命照相機(jī)”——時(shí)空組學(xué)技術(shù)，構(gòu)建了全球首份多器官衰老時(shí)空?qǐng)D譜，增強(qiáng)了對(duì)衰老生物學(xué)機(jī)制的理解，找到了可用于衰老預(yù)警和評(píng)估的新型生物學(xué)標(biāo)志物，并為進(jìn)一步探索衰老的干預(yù)策略奠定了理論基礎(chǔ)。
Cell官網(wǎng)截圖
想象一下，如果能像拍電影一樣，清晰地看到身體各個(gè)器官衰老的微觀過(guò)程，那該多神奇！這項(xiàng)研究就做到了這一點(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)選取了2、4、13、19和25月齡的小鼠（相當(dāng)于人類從青年到老年），利用時(shí)空組學(xué)技術(shù)Stereo-seq對(duì)它們的心臟、肝臟、脾臟、肺、小腸等9個(gè)器官進(jìn)行了分析，最終形成了一張包含72個(gè)細(xì)胞類型的多器官衰老時(shí)空?qǐng)D譜。這些圖譜不僅能“看到”不同細(xì)胞內(nèi)基因的表達(dá)情況，還能精確定位每個(gè)細(xì)胞的位置，如同一部生命衰老的紀(jì)錄片，展現(xiàn)了不同器官在不同年齡段的“模樣”。通過(guò)對(duì)這份多器官衰老時(shí)空?qǐng)D譜的深入研究，研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)——“組織結(jié)構(gòu)熵”，我們可以把它理解成組織/器官內(nèi)混亂程度的量化指標(biāo)。熵越高，器官內(nèi)部就越混亂，就像一個(gè)原本井井有條的房間，隨著時(shí)間的推移，逐漸變得雜亂無(wú)章，如同經(jīng)歷了歲月的洗禮。研究發(fā)現(xiàn)，9個(gè)器官中，海馬體、脾臟、淋巴結(jié)和肝臟熵增最為明顯。這意味著這些器官更容易衰老。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，熵的增加與細(xì)胞身份的喪失相關(guān)，尤其是在組織結(jié)構(gòu)熵較高的區(qū)域。細(xì)胞身份喪失是衰老的常見(jiàn)特征。就像一個(gè)優(yōu)秀的士兵，隨著年齡增長(zhǎng)，忘記了自己的職責(zé)和技能，無(wú)法再有效地完成任務(wù)。同樣，細(xì)胞也會(huì)隨著衰老而喪失其原有的功能，導(dǎo)致器官功能下降。這是首次利用時(shí)空組學(xué)數(shù)據(jù)探討組織熵增，結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)混亂會(huì)導(dǎo)致衰老組織的功能衰退。這對(duì)我們了解衰老如何影響組織微環(huán)境中的基因表達(dá)和細(xì)胞相互作用至關(guān)重要。延緩衰老的曙光：精準(zhǔn)干預(yù)IgG更令人振奮的是，這項(xiàng)研究還找到了一個(gè)潛在的延緩衰老的靶點(diǎn)——免疫球蛋白G（IgG）。研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，IgG會(huì)在衰老的“核心區(qū)域”（衰老敏感位點(diǎn)）周圍大量聚集，就像“煽風(fēng)點(diǎn)火”一樣，加速周圍細(xì)胞的衰老，特別是誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)入促衰老狀態(tài)，從而加劇組織衰老。且無(wú)論在小鼠還是人體的衰老組織中，都觀察到了IgG的升高，這表明IgG可能是衰老的一個(gè)重要驅(qū)動(dòng)因素。而更重要的是，研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)減少IgG，可以降低小鼠的衰老特征！這為延緩衰老提供了新的思路和靶點(diǎn)。這項(xiàng)研究的意義在于，它不僅讓我們更深入地了解了衰老的機(jī)制，還為我們提供了延緩衰老的潛在策略——通過(guò)精準(zhǔn)干預(yù)IgG，降低其表達(dá)水平，或許就能減緩衰老的進(jìn)程。中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所劉光慧研究員、華大生命科學(xué)研究院顧穎研究員、中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所張維綺研究員和中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所曲靜研究員為論文共同通訊作者。中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所/北京干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)研究院馬帥“致一”研究員，北京干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)研究院冀喆君，中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所張彬、蔡雨生，首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院副研究員耿令令，深圳華大生命科學(xué)研究院研究員聶超，中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所李嘉明、左越晟，北京華大生命科學(xué)研究院副研究員孫宇哲，四川大學(xué)華西醫(yī)院徐剛為論文共同第一作者。所有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)均由中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所實(shí)驗(yàn)動(dòng)物福利倫理委員會(huì)以及華大科技倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。本研究涉及的時(shí)空組數(shù)據(jù)由華大自主研發(fā)的Stereo-seq技術(shù)以及DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)完成。
編輯：李麗
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