索尔克科学家表示，他们的发现可能会导致治疗与年龄相关的疾病和改善再生医学的策略

加利福尼亚州拉荷亚——干细胞是从植物到人类的所有生物体的重要组成部分。 它们可以在整个生命过程中分裂和更新自己，分化成发育过程中所需的特殊组织，以及修复成体组织所需的细胞。

因此，它们可以被认为是不朽的，因为它们可以在人的一生中重新创造自己并再生组织，但这并不意味着它们不会衰老。 他们确实如此，逐渐失去了有效维持组织和器官的能力。

现在，索尔克生物研究所的研究人员发现了一系列生物事件，这些事件表明干细胞的周围环境（称为“生态位”）是导致干细胞因衰老而丧失的罪魁祸首。 他们的研究结果发表于 23 月 XNUMX 日 自然，对与年龄相关的疾病的治疗和再生医学的有效性具有影响。

这些来自年轻（左）和年老（右）果蝇睾丸的荧光显微镜图像显示了衰老对干细胞生态位（顶部中心）的影响。 作为干细胞支持生态位一部分的中枢细胞（红色）表达更多的 microRNA，称为 让-7 （绿色）在老年果蝇中，这改变了中枢细胞的信号传导特性，导致中枢周围可用于组织维持的干细胞减少。

图片：由索尔克生物研究所提供

该研究的高级研究员说：“例如，研究结果表明，将新的或年轻的干细胞放入旧环境（老年患者的环境）可能不会导致组织再生的最佳结果。” 莉安·琼斯，索尔克大学副教授 遗传学实验室.

干细胞存在于其他细胞的微环境中——生态位——已知它在干细胞功能中发挥作用。 例如，组织受伤后，生态位向干细胞发出信号以形成新组织。 据信，干细胞及其生态位相互发送信号，以帮助维持其一生的效力。

但是，虽然衰老过程中组织和器官功能的丧失归因于干细胞功能的下降，但目前尚不清楚这种下降是如何发生的。 琼斯的实验室一直在研究多种可能的情况，例如组织功能丧失是否是由于干细胞数量减少、干细胞无法对其生态位信号做出反应或信号传导减少所致来自利基市场。

为了探索干细胞衰老，琼斯使用了雄性果蝇睾丸中发现的细胞， 黑腹果蝇（Drosophila melanogaster），这与人类中发现的非常相似。

研究人员展示了来自微生境的用于维持果蝇干细胞活力的信号如何随着时间的推移而丢失，从而导致可用于维持组织的干细胞数量减少。 他们还表明，恢复这些信号可以使细胞恢复活力。

“果蝇和人类之间的干细胞行为相似，因此我们的发现对于使用组织干细胞治疗与年龄相关的组织衰退或受伤后再生的突破具有重大意义，”该论文的第一作者之一、Hila Toledano 说。前索尔克研究员，现就职于以色列海法大学。

索尔克研究人员发现，随着干细胞生态位的老化，细胞会产生一种 microRNA（一种在 RNA 生产蛋白质过程中发挥负面作用的分子），称为 让-7。 已知这种 microRNA 存在于包括人类在内的许多物种中，并有助于确定发育过程中发生的事件的时间。

这种增加 让-7 导致多米诺骨牌效应，通过影响一种名为 Imp 的蛋白质来开启衰老开关，Imp 的功能是保护另一种分子 Upd，后者是从生态位的关键区域分泌的。

简而言之，Upd 促进信号传导，使干细胞保持活跃并与生态位接触，以便它们能够自我更新。 随着老龄化的进展， 让-7 最终导致Upd水平降低，从而减少生态位中活性干细胞的数量。 是什么导致了积累 让-7 老年果蝇的生态位仍然是一个悬而未决的问题。

研究人员还证明，他们可以通过增加 Imp 的表达来逆转这种与年龄相关的干细胞损失。 “我们关闭了老化开关，”琼斯说。

这种衰老的解药可以通过多种方式来实现，例如通过预防 让-7 防止Upd升高，阻断Upd的破坏或增加Imp的表达。 “这项研究为药物开发开辟了新途径，旨在刺激患者自身的干细胞克服衰老的后果，”托莱达诺说。

琼斯说，这项研究发现了一种机制，通过这种机制，利基可能会失去其支持功能，并证明这种情况是可以逆转的。 “对于患者来说，这可能包括共同移植微环境本身的组成部分，或者使用药物疗法来支持移植的干细胞来恢复微环境的活力，”琼斯说。

共同作者包括索尔克遗传学实验室的塞西莉亚·达特里奥（Cecilia D'Alterio）、霍华德·休斯医学研究所和冷泉港实验室的本杰明·捷克（Benjamin Czech）以及哈佛大学的埃雷尔·莱文（Erel Levine）。

该研究由以下机构资助 G. 哈罗德和莱拉 Y. 马瑟斯慈善基金会, 埃里森医学基金会，翡翠基金会， 美国老龄化研究联合会 和 国家卫生研究院.

关于萨克生物研究所：
索尔克生物研究所是世界上最杰出的基础研究机构之一，国际知名的教师在独特、协作和创造性的环境中探索基本的生命科学问题。 索尔克科学家专注于发现和指导未来几代研究人员，通过研究神经科学、遗传学、细胞和植物生物学以及相关学科，为我们对癌症、衰老、阿尔茨海默氏症、糖尿病和传染病的理解做出了开创性的贡献。

教师的成就获得了众多荣誉的认可，包括诺贝尔奖和美国国家科学院院士。 该研究所由脊髓灰质炎疫苗先驱乔纳斯·索尔克医学博士于 1960 年创立，是一个独立的非营利组织和建筑地标。