细胞返老还童三部曲

naturalkillerce

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细胞返老还童三部曲之一：年老干细胞在年轻的胞外基质上生长可返老还童

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naturalkillece导语：华裔科学家Xiao-Dong Chen在小鼠研究中发现，当把年老的骨髓间充质干细胞(MSCs)置于一个年轻的微环境中，它们能够返老还童，并且在移植实验中证实，当年老的MSCs在来自年轻小鼠的胞外基质生长过后，当移植到小鼠皮肤下时，能够与年轻的MSCs产生同样数量的骨，而在来自老年小鼠的胞外基质生长过的老年MSCs则根本不会导致骨形成。现编译如下：" U' C( m9 l! g, d2 K( {* ^, |
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研究背景：! K2 B7 p# @2 U7 c% O
干细胞是不成熟的细胞，具有转变为骨、肌肉、血管、神经纤维和其他的机体细胞和组织的潜力。这就不奇怪医学寻求利用这些多功能性细胞来复原因为老化、疾病或损伤而恶化的组织。然而年老的干细胞并不年轻的干细胞那样强健，这就给寻求使用病人自己的干细胞来治疗年龄相关的疾病的临床医生带来挑战。毫无疑问，这些干细胞的数量和质量会随着年龄的增大而缩减，那么使用病人自己的干细胞将影响治疗结果。
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研究成果：
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获得医学和哲学双博士的美国德克萨斯大学卫生科学中心干细胞研究员Xiao-Dong Chen最近在小鼠研究中发现，当把年老的干细胞置于一个年轻的微环境中，它们能够返老还童(rejuvenate)。如果，这一发现能够转化到人类身上，将能够解决研究背景中的困境。该发现已经发表在今年早期的FASEB Journal杂志上。' X, z% E* F' c: g6 N
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成果之一：年老干细胞当在年轻的组织支架(scaffold of tissue)上生长时发生扩增
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Chen博士猜测给予干细胞一个年轻的生长环境将可能导致它们更快返老还童(regenerate)。他的研究小组分别从3个月大和18月大的小鼠骨髓中提取了间充质干细胞，而且也从这两种年龄的小鼠中得到胞外基质(extracellular matrix, ECM)，其中胞外基质是一种结缔组织的支架，比如组成身体大多数结构的骨胶原。
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0 H' S4 m2 E# Y6 g5 ?$ P研究小组接种一半较老的干细胞在来自3个月大的小鼠胞外基质上，而另一半则在来自18个月大的小鼠胞外基质上.类似地，一半的年轻干细胞接种在年轻的胞外基质中，另一半则在年老的胞外基质上。
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% M1 f3 s' Z) r; x$ \相比于年轻和年老的干细胞在来自年老小鼠的胞外基质上生长时分别扩增了4.1和3.8倍，他们在来自年轻小鼠的胞外基质中生长时，分别扩增了16.1和17.1倍。8 R% k. M+ P- ?* m7 X9 f

' ^( i  i0 P1 K成果之二：在啮齿类动物移植中证实上述发现& L7 I8 [; R3 v9 Y' e0 d0 G* K) t7 Q
接下来，Chen博士将在年轻或年老胞外基质上生长的两种年龄的干细胞接种到人工支架上，然后将这些支架移植到小鼠皮肤下，并让它们生长8周。研究人员研究了骨形成情况。当去除移植物时，研究小组发现曾在年轻的胞外基质上生长过的年老干细胞产生的骨数量刚好与年轻干细胞一样多，然而在年老胞外基质上生长过的老年干细胞不产生骨。; _% ~" Z9 y. l! e* A" w
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研究意义：
4 Y. R4 Z& e: c7 u& y意义之一：该研究为人类可能有朝一日挽救和存储病人自己的干细胞以便用来治疗与病人年龄相关的疾病提供可能。; B: J- S6 l8 U/ G" \# q6 [4 n, X

4 I: B  n9 ^6 ~  z8 z7 l0 O意义之二：之前的研究表明，年龄增大会导致干细胞数量减少，同时由于蛋白质和DNA损伤积累，导致干细胞质量也发生退化，因为当年老病人想用自己的干细胞来治疗自己的疾病时，这种方法就不可行，然而该研究因为可以让老年干细胞焕发青春，就能够解决这一问题。即治疗疾病所需的病人自己的干细胞与其年龄无关。
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$ P0 H+ E0 a9 M/ n& F. W& [- C. ]! S意义之三：如果这项研究在临床上成功地转移到人类身上，人们就能够建立个人的干细胞库，这样只需从病人收集小量较老的干细胞，将它们放置在年轻的微环境中从而挽救它们，然后增加它们的数量和质量，就可以将它们再注射回病人。只要治疗需要，这种干细胞挽救和注射可以经常开展。. m" t8 v; g- s* \: ?  h

! e# g3 z+ c' b6 ?9 f/ q不足之处：% {0 x; Z- P2 T2 e( ^, l# k
不足之一：只在小鼠身上进行，在人类身上如何，还需进一步实验。不过研究人员也说，他们的下一步研究方向就是在人类干细胞和胞外基质上重复这些研究结果。
0 y3 h8 `  z6 m7 S+ z( s* ^0 x/ y. h不足之二：导致小鼠年老干细胞在来自年轻小鼠的胞外基质上返老还童，获得重生，具备年轻小鼠干细胞同样的产生骨的能力，但是来自年轻小鼠的胞外基质中哪些物质导致老年干细胞去除老年标记，焕发青春，该文并没有给出内在的机制。3 @8 d' `( {" n$ L6 e, g7 H

$ L" [4 a6 H# @8 s感谢：0 m: S$ D9 X3 L* q1 d
感谢sunsong7在我的帖子“细胞’返老还童‘技术获重大突破”上提供的ScienceDaily新闻“Personal Stem Cell Banks Could Be Staple of Future Health Care”，在ScienceDaily网站上也有原文，在此就不提供英文新闻。
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5 s# ^, t- j) K5 T% E进一步阅读：& Q3 V9 p& F: A2 _* W1 B
细胞“返老还童”技术获重大突破：http://www.stemcell8.cn/thread-48348-1-1.html) E, \% u# w4 h6 P* n$ V
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原文信息：8 K7 c" y" P% _. ~+ N
Rescuing replication and osteogenesis of aged mesenchymal stem cells by exposure to a young extracellular matrix
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5 T# z3 V( ^& S; }1 v6 j+ GYun Sun, Weiping Li, Zhengding Lu, Richard Chen, Jian Ling, Qitao Ran, Robert L. Jilka, and Xiao-Dong Chen
2 L, a; L. }: Y3 Y, M, P; Z: z' M* g2 B  k2 J" X/ f3 v8 X1 Y
The FASEB Journal, May 2011, vol. 25 no. 5 1474-1485, doi:10.1096/fj.10-161497
3 t$ M& a. T  o6 z* R& T7 l$ Whttp://www.fasebj.org/content/25/5/1474.full.pdf+html
) L% A: s9 z5 h3 ?% S; Y原文在9楼，谢谢aidiulgy9517提供。
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naturalkillerce

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细胞返老还童三部曲之二：擦除人类细胞的老化标记成为现实

: T2 w, ]! W( f) C0 z4 E% U/ knaturalkillerce导语：法国研究人员第一次利用6个遗传因子OCT4、SOX2、c-MYC、KLF4、NANOG和LIN28将来自老迈病人(一些人100多岁)的皮肤成纤维细胞在体外重编程为功能性iPSC，而且这些iPSC具有自我更新和增殖的能力，同时能够分化为所有类型的成体细胞，包括皮肤成纤维细胞本身，这就意味着年老细胞经诱导后返老还童了。现编译如下：1 [: G. X, A* T& Q
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研究背景：) p8 T- y  b+ r7 v' o5 H/ x- S
人类胚胎干细胞(Human embryonic stem cells, hESC)是未分化的多功能细胞，能够发生细胞分裂而产生身体上所有类型的已分化的成体细胞，如神经元、心脏细胞、皮肤细胞和干细胞等。自从2007年以来，世界各地的一些研究小组已经能够重编程人成体细胞产生诱导性多功能干细胞(induced pluripotent cells, iPSC)，这些iPSC拥有与hESC类似的特征和潜力。这种重编程方法使得人们利用iPSC重新获得所有类型细胞成为可能，同时也不会因为使用胚胎干细胞而遭受伦理限制。
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直到现在，研究结果已证实衰老(细胞老化的最终阶段)是阻止将这种技术用于年迈病人治疗的一大障碍。
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6 p1 {6 X# \- }6 U- u研究结果：
6 J5 V; Z$ p/ F4 c* g+ Z% ^) K如今，法国国家健康和医学研究院研究员Jean-Marc Lemaitre和他的研究小组战胜这一障碍，他们成功地让来自年迈供者(其中一些人100多岁)的细胞返老还童(rejuvenate)，因而证实细胞老化(cellular aging)过程的可逆性。! i) C" D: i  I

. e! c. J+ y8 [" n法国功能基因组学研究所(法国国家健康和医学研究院/法国国家科学研究院/蒙彼利埃第一大学和第二大学)的国家健康和医学研究院研究员Jean-Marc Lemaitre领导国家健康和医学研究院AVENIR“基因组可塑性和老化”研究小组进行一项研究，成功地将来自老迈病人(一些人超过100岁)的年老细胞返老还童。他们在体外重编程这些年老细胞产生功能性iPSC：在接受返老还童治疗之后，iPSC能够再次分化为所有类型的细胞。这些结构是iPSC研究的显著性进步，也为再生医学带来希望。研究结果2011年11月11日发表在Genes & Development杂志上。; [- a/ |) _4 S+ r
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为了实现这一点，他们采取了一种改良的策略，即使用一种6个遗传因子组成的特异性混合物来重编程成体细胞，同时去除老化标记。研究人员证实通过这种方法获得的iPSC能够重新形成所有类型的人类细胞，而且这些iPSC不论是从增殖能力还是从细胞新陈代谢角度上来看都具有年轻干细胞的生理特征。4 v: l: B$ n9 L2 B! x

5 @2 ^) h" i4 C- X5 H研究成果之一：6个遗传因子组成的混合物将年老的皮肤成纤维细胞重编程为功能性iPSC
5 G2 X  b/ B8 |/ k研究人员首先将来自一名74岁供者的皮肤细胞(这里是成纤维细胞)在体外扩增，以便获得皮肤细胞增殖结束时的特征性衰老(senescence)。他们然后在体外完成这些细胞的重编程实验。在这项研究中，Jean-Marc Lemaitre和他的研究小组首次证实传统的成体细胞重编程方法采用的一组遗传因子(OCT4, SOX2, c-MYC和KLF4)是不可行的。他们随后加入了两种附加性因子(NANOG和LIN28)，能够战胜这一障碍，即使用这种由6个遗传因子组成的混合物成功地将衰老的皮肤细胞重编程为功能性iPSC，而且这些iPSC也具有胚胎多功能干细胞的特征。
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, Q1 D4 ^- y1 T# _* I! U" b( a6 Y1 R特别的是，这些功能性iPSC恢复了自我更新的能力和分化潜力，同时不保存之前老化时的标记。为了核实这些iPSC的返老还童特征，研究人员测试了它们的分化能力。这些返老还童的iPSC再次分化为成体细胞。与它们起源的衰老细胞和利用hESC获得的细胞相比，获得的iPSC去除了老化标记，增殖能力和寿命都得到改善，能够产生功能性的细胞。
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研究成果之二：在100多岁病人身上这种重编程方法依然有效  L& o" D) b& H8 a- l: z
这些研究结果激励着研究小组利用这种混合物在从92、94、96和甚至高达101岁的供者身体获得的更老的细胞上进行测试，结果表明对从100多岁供者身体获得的细胞而言，这种方法也有效。. r/ ]5 n* b/ `

/ g( u5 i4 ?( E' X# e研究意义：
" @9 p( \! y. I- A8 r: n这一研究为iPSC用于治疗铺平道路。迄今为止，iPSC仍是成体细胞的一种理想来源，因为它们能够不会引起免疫反应，能够修复老迈病人的组织或器官。
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2 r6 z  _+ O+ R( O$ v& n感谢：3 n$ o+ B! |% @# s1 f
感谢sunsong7在我的帖子“细胞’返老还童‘技术获重大突破”上提供的ScienceDaily新闻“Erasing the Signs of Aging in Human Cells Is Now a Reality”，在ScienceDaily网站上也有原文，在此就不提供英文新闻。, p: O) r/ h- X/ E1 ]" O/ t

: K2 _0 H& k  a$ E' E7 U' }进一步阅读：. Q- s3 a; h; J$ B
细胞“返老还童”技术获重大突破：http://www.stemcell8.cn/thread-48348-1-1.html
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原文信息：8 |/ D3 G. U0 v5 \( D; [& c4 R; d2 K
Rejuvenating senescent and centenarian human cells by reprogramming through the pluripotent state+ g4 i' S+ j6 @/ |% h& J
DOI:10.1101/gad.173922.111
1 b* }% Y- Y3 T; A  S  r2 ?http://genesdev.cshlp.org/content/25/21/2248' {, o  f4 r4 Q: _0 Z* h# U
原文下载参见帖子：http://www.stemcell8.cn/thread-48640-1-1.html，谢谢hstudent提供。
  H6 t- u! K6 E- P' T/ e- o) t

naturalkillerce

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细胞返老还童三部曲之三增强果蝇肠干细胞PGC-1基因活性延长寿命给延缓人类衰老和战胜老年疾病带来启示

+ }% f. W; d) p9 V7 Z! U! ]6 Mnaturalkillerce导语：美国研究人员发现，增强果蝇肠干细胞PGC-1基因活性，能导致细胞中线粒体数量增加，从而导致产生更多细胞功能所需的能量，这些现象在进行能量限制的饮食摄入的动物中也被人们观察到。这就意味着利用果蝇进行的这项新研究将有助于解释为什么最小量饮食摄入跟寿命相关联，同时也为衰老对干细胞行为的影响提供启示。4 X' L6 u+ O& P) {- f

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在年轻果蝇(左)中，肠道组织是高度组织的，就像不同细胞类型均匀分布显示那样，图中不同细胞类型用不同颜色表示。当果蝇年龄增加时，这种次序解体，这是由于不受调控的干细胞及其不能够分化产生专门功能的细胞导致的。研究人员发现激活果蝇的PCG-1基因版本延缓衰老过程，同时延长寿命。
1 u* C9 J, \. V' T0 j) T& @5 R* d! Q* ]0 k
美国沙克生物研究中心(Salk Institute for Biological Studies)的研究人员和加州大学洛杉矶分校的研究人员合作发现，增强果蝇肠干细胞(intestinal stem cells)中一种称作PGC-1的基因---在人类DNA上也发现这种基因---活性延迟它们肠道的衰老，并延长它们的寿命多达50%。该研究成果在线发表在Cell Metabolism杂志上。
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3 L  S5 G( t! T: C沙克生物研究中心遗传学实验室的副教授Leanne Jones，也是该研究项目的首席科学家。他说，“果蝇和人类拥有比大多数人们想象中还要多的共同之处。人小肠和果蝇肠道存在巨大的相似性。”* p# s% o, K$ f" N- S! N1 C
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科学家们长期以来就知道，限制能量，即限制每日食物摄入，能够延伸很多种动物的健康寿命。在一些研究当中，进行饮食限制的动物存活寿命平均要比那些不进行饮食限制的动物长两倍多。
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  B3 S. a( E: F% L+ _* o尽管这种现象背后的生物机制人们知之甚少，不过也有一些研究已经显示进行能量限制的动物细胞拥有更多数量的产生能量的线粒体。在哺乳动物和果蝇中，PCG-1基因调节这些细胞动力发电厂---能将来自食物的糖分和脂肪转化为细胞功能所需的能量---的数量。
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线粒体和寿命之间的这种连接链激发Jones和她的同事研究当迫使PCG-1过度活跃时会发生什么。为了进行这项研究，他们使用基因工程技术来增强果蝇的PCG-1基因版本即dPGC-1的活性。果蝇(Drosophila melanogaster)拥有短的寿命，允许研究人员研究衰老和寿命，因为这种研究在寿命较长的生物(如小鼠或人类)中是不可行的。
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5 h3 a% D, j3 }+ b  q9 G研究人员发现，增强果蝇dPGC-1基因的活性，导致产生更多的线粒体和更多的能量产生---同样现象也在进行能量限制饮食的生物身上观察到。当在肠道中负责更新肠道组织的干细胞和祖细胞增加dPGC-1基因的活性，这些细胞变化与更好的健康和更长的寿命相符合。根据采取的方法和基因活性的改变程度，果蝇存活寿命延长了20%到50%。
3 f; R7 k( m9 S8 B* q1 @9 C2 o% c
/ S$ f/ _* E2 a1 n8 ~: @在Jones实验室进行研究的加州大学圣地亚哥分校博士生Christopher L. Koehle说，“果蝇的肠道是非常漂亮的，dPGC-1基因活性增强的果蝇要比其他的果蝇更加活跃和健壮。”
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6 u9 j; }, ?! M' K3 Q3 y这些结果的部分原因可能是增强果蝇的PCG-1基因版本刺激更新肠道组织的肠干细胞，让果蝇肠道保持更加健康。这些发现提示着，果蝇的PCG-1基因版本能够作为一种生物biological dial，延缓衰老过程，也可能作为药物或其他治疗方法的作用靶标来阻止衰老和年龄相关的疾病。6 p% X. P* N$ B& p/ R# S# ~

+ T7 p8 F5 G; lJones说，“延缓单个重要器官---如本研究中的果蝇肠道---的衰老可能对生物的整体健康和寿命产生引人注目的影响。比如影响多个组织的疾病中，人们可能集中注意力保持一个器官健康，如果真地要这样做的话，那么人们可能利用PCG-1基因。”
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新闻来源：1 d8 H2 y: a/ v6 y) ^* Y
ScienceDaily网站的“Fruit Fly Intestine May Hold Secret to Fountain of Youth: Long-Lived Fruit Flies Offer Clues to Slowing Human Aging and Fighting Disease”文章。5 ~9 s& B1 v* l- B- y4 Z) x0 r

4 i! g! i0 S7 d' `' B进一步阅读：
) w6 |: m! D( i! o# b/ z/ `) ]5 K细胞“返老还童”技术获重大突破：http://www.stemcell8.cn/thread-48348-1-1.html
8 c  W% l* m* ~# _" W7 o1 ^9 D) Q5 @. r; `- ?
论文信息：- n7 A  q. \; T
Modulation of Longevity and Tissue Homeostasis by the Drosophila PGC-1 Homolog.   [8 D. C. g  Z$ W  F
Michael Rera, Sepehr Bahadorani, Jaehyoung Cho, Christopher L. Koehler, Matthew Ulgherait, Jae H. Hur, William S. Ansari, Thomas Lo, D. Leanne Jones, David W. Walker.
2 R" S2 f$ N! T) f* XCell Metabolism, 2011; 14 (5): 623 DOI:10.1016/j.cmet.2011.09.013
, ]7 ~, w  U. h/ Ihttp://www.cell.com/cell-metabol ... i/S1550413111003883
' |9 Y: F! H3 K原文可在19楼下载。2 T  W2 C. Y9 ]# e4 V% }- @

pailishi

谢谢拉，呵呵

pailishi

谢谢拉，呵呵

干细胞换包包

回复 naturalkillerce 的帖子
5 k1 ?9 K$ k) g
* t) j/ z5 I/ ^/ Z"将它们放置在年轻的微环境中从而挽救它们，然后增加它们的数量和质量"是什么意思？. ^' E1 N/ A( y+ O2 y
是接种在年轻老鼠身上，然后再手术取出来吗？

naturalkillerce

. y: s; G. u. G2 j# a* @; N4 i6 _# i, m$ U% d' }
回复 干细胞换包包 的帖子
* Y3 ]! E( \, ~7 U6 w5 j! F# F" B+ {. z0 v$ s) i( k
全文已有解释啊，这是因为干细胞(文中的干细胞都是成体干细胞，如间充质干细胞)会随着年龄增长而发生数量减少，同时也会因为它们的DNA和蛋白损伤在年龄增长时发生累积，导致干细胞质量下降。这里“在年轻的微环境中”指的是，从年轻小鼠身上获得的胞外基质，把老化干细胞接种在这种胞外基质上，让它们焕发青春，而不是因为机体老化而彻底丧失自我更新和增殖的能力，所以说“挽救它们”就是让它们返老还童，焕发青春，即变成年轻干细胞，具有良好的自我更新和增殖的能力，自我增殖当然会增加干细胞的数量，而让它们返老还童，就意味着除去老化标志，修复老化时积累的DNA和蛋白损伤，当然就是提高了它们的质量啊。你说呢？呵呵。

illidancui

有意思，关注下

aidiulgy9517

回复 naturalkillerce 的帖子2 a% A! o( Y3 B; Y" F
  ^  L" P: ^7 h" @0 [
Rescuing replication and osteogenesis of aged mesenchymal stem cells by exposure to a young extracellular matrix，The FASEB Journal, May 2011, vol. 25 no. 5 1474-1485, doi:10.1096/fj.10-161497 的原文在此贴出，供参考。
8 l) ^3 M/ `$ G) [; A+ i$ Z- X! J  s

naturalkillerce

回复 naturalkillerce 的帖子* O5 J: X: s$ V) ?: K& c  E

( m( Y, N, N6 O! B8 T总算翻译结束了。呵呵。欢迎大家探讨和指正。