CNIO研究人员获得了第一只超长端粒小鼠

时间:2021-06-28 00:04       来源: 未知

十年前的一次机会发现,西班牙国家癌症研究中心(CNIO)的研究人员创造了第一批出生时端粒比正常物种长得多的小鼠。考虑到端粒与衰老之间的关系-端粒在整个生命周期中会缩短,因此较老的生物体端粒会更短-科学家开展了一项研究,生成了其中100%细胞具有超长端粒的小鼠。研究结果发表在《自然通讯》上,仅显示出积极的结果:超长寿命动物的健康状况更长,没有癌症和肥胖症。对于作者而言,最重要的是,没有任何基因改造,寿命就已首次显着增加。

CNIO研究人员获得了第一只超长端粒小鼠

CNIO端粒和端粒酶事业部负责人,该论文的知识作者,玛丽亚·布拉斯科(MariaBlasco)表示:“这一发现支持这样一种想法,即在确定寿命时,基因不是唯一要考虑的问题。”“在不改变基因的情况下有延长寿命的余地”。

端粒在体内每个细胞的核中形成染色体的末端。它们的功能是保护DNA中遗传信息的完整性。每当细胞分裂端粒时,它们都会缩短一点,因此衰老的主要特征之一是短端粒在细胞中的积累。正如《自然通讯》上发表的论文所述,“端粒缩短被认为是衰老的主要原因之一,因为端粒短会导致生物体衰老并降低寿命”。

CNIO端粒和端粒酶小组已在各种研究中表明,通过激活端粒延长酶(端粒酶)避免端粒缩短,延长了寿命,而没有任何辅助作用。

然而,到目前为止,对端粒长度的所有干预都基于通过一种或另一种技术改变基因的表达。实际上,几年前,CNIO小组开发了一种基因疗法,可促进端粒酶的合成,从而使小鼠的寿命延长了24%,而并未发展出与年龄有关的其他疾病的癌症。

更长13%,更苗条且无癌症

新的东西是,超长端粒出生的小鼠没有基因改变。在2009年,研究人员研究了所谓的IPS细胞-一种来自成年生物的细胞,这些细胞已被赋予多能性或产生完整生物的能力-并且他们观察到,在培养板中进行一定程度的分裂后,这些细胞获得端粒的时间是正常时间的两倍。出于好奇,他们确认正常胚胎细胞中也发生了同样的事情,这也是多能性的,因为从胚泡中取出后,它们一直在培养中。

在研究该现象时,Blasco小组发现,在多能性阶段,端粒染色质上存在某些生化标记(表观遗传标记),可促进端粒酶延长它们的生长。因此,培养中的多能性细胞的端粒延伸至正常长度的两倍。

问题是,具有超长端粒的胚胎细胞能否产生活小鼠?几年前,该小组证明了他们可以做到,因此这项研究也发表在《自然通讯》上。但是,这些最初的动物是嵌合的,换句话说,它们的细胞中只有30%至70%的一部分来自具有超长端粒的胚胎细胞。它们的良好健康可能归因于其余细胞正常端粒的正常功能。

在现已发表的研究中,作者设法在100%的小鼠细胞中获得了超长端粒,由此整个独特的特征可归因于这种现象。确实,有许多特殊之处。

“空前的结果”

这组作者说:“这些小鼠的癌症更少,寿命更长。”“一个重要的事实是,它们比正常人苗条,因为它们积累的脂肪更少。它们还显示出较低的代谢老化,较低的胆固醇和低密度脂蛋白(坏胆固醇)水平,以及对胰岛素和葡萄糖的耐受性增强。他们的年龄较小,并且线粒体(衰老的另一个致命弱点)的功能更好。

总之,“这些空前的结果表明,给定物种中比正常端粒长的时间段对人体无害,反而相反:它们具有有益的作用,例如延长寿命,延缓代谢年龄和减少癌症”。

更具体地说,具有超长端粒的小鼠的平均寿命比平常高13%。观察到的代谢变化也很重要,因为这是首次发现端粒长度与代谢之间存在明确的关系。胰岛素和葡萄糖代谢的遗传途径被认为是与衰老有关的最重要的途径之一。

然而,对研究人员而言最令人震惊的是,这一发现为延长寿命而又不改变生物体基因的方式铺平了道路。端粒染色质的生化变化是表观遗传的,这有助于端粒在多能性阶段的延长,或者换句话说,它是修饰基因功能的化学注释,但不会改变其本质。这组作者指出:“延长胚胎细胞保持多能性的时间,以产生具有更长端粒,免受癌症和肥胖症影响以及寿命延长的小鼠,足以使小鼠具有更长的端粒和更长的寿命”,作者指出。“我们提出了一种新的小鼠模型,该模型在没有任何基因操作的情况下延迟了衰老”。

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