
衰老是复杂的生物学过程,具有显著时空异质性。在复杂时空背景下,揭示衰老的关键驱动因素和开发安全有效的干预措施,是衰老科学研究面临的重大挑战。中国科学院动物研究所刘光慧、分子细胞科学卓越创新中心周斌、北京基因组研究所张维绮、动物研究所曲静等团队,为衰老研究提供新范式,也为衰老及其相关疾病的临床干预奠定基础,受到国际专业期刊的亮点评价。
最近,中国科学家在衰老研究方面取得了重大的突破,他们的成果被纳入了2024年度“中国生命科学十大进展”。这一研究项目被称为“衰老的时空编程及干预”,通过先进的技术揭示了衰老的复杂性以及如何干预这一过程,从而为保障人民的生命健康铺平了道路。
此次提出的 “促衰老代谢重编程” 理论认为,衰老由细胞代谢的退行性变化驱动,具有程序性和随机性。促衰老底物(PAS)的累积和促衰老触发因素(PAT)的出现共同启动代谢重编程(MRP),促使遗传程序重塑,引发细胞和基因重编程,进而导致衰老进入自我持续过程。

在个体发育的不同阶段,MRP 发挥着不同作用。从快速生长到生殖成熟阶段,MRP 为生长和细胞分化提供能量与物质,此为生成性 MRP;成年生育后,MRP 转换为再生性 MRP 以维护组织;进入衰老期则变为退行性 MRP。肿瘤发生过程中,有害的代谢重编程引发细胞失控生长。
适应性代谢重编程(AdaMRP)有益且可逆,能帮助细胞和机体应对压力;不良代谢重编程(AdvMRP)则促进疾病与衰老。再生性代谢重编程(rMRP)支持组织修复,退化性代谢重编程(dMRP)导致功能下降,而不良的再生性代谢重编程会引发如癌症等不良后果。
该理论指出,PAS 和 PAT 相互作用并围绕代谢过程展开,其合并是衰老开始和进展的先决条件。PAS 涉及生物分子和结构的变化,PAT 包括氧化应激、炎症等内源性和外源性因素。
与其他衰老理论不同,“促衰老代谢重编程” 理论强调 MRP 导致遗传重编程,使代谢从优先生长发展转向优先维持生存和生育能力,与 Hayflick 理论视角一致。
众多证据支持该理论,如基础代谢途径在物种间保守,与衰老过程相似;熵增导致身体退化;线粒体功能障碍是衰老标志;热量限制及模拟剂可调节细胞代谢、延长寿命;促寿命或限制寿命基因主要作用于代谢;衰老的基因表达特征与代谢广泛相关;代谢是机体衰老 12 个特征的核心主题;代谢组学年龄可反映生物年龄等。
基于此理论,衰老过程可通过预防、延迟代谢紊乱来干预。热量限制(CR)是有效的干预措施,CR 模拟物(CRMs)也可调节细胞代谢、维持稳态。未来研究需进一步验证该理论,包括在人体中验证 CRMs 有效性、明确 PAS 和 PAT 实质与定量水平、探索关键代谢转变机制、研究多靶点药理学策略等,为抗衰老研究提供新方向。
在这一研究中,科学家开发了体内衰老细胞谱系示踪技术,并结合系统空间转录组,准确追踪了体内衰老细胞及其微环境的动态变化。这项技术让研究者们能够在过程中逐步解析导致器官衰老的机制,而这个机制复杂地融合了细胞、微环境和免疫反应。
特别地,研究小组还探讨了免疫球蛋白的超载如何在衰老及器官失稳中扮演关键角色。这些发现使得我们可以更深入地理解衰老过程的时空异质性,从而找到更有效的干预方法。此外,团队建立了针对衰老的灵长类动物衰老时钟体系,为包括二甲双胍在内的各种抗衰老措施的量化评估提供了科学依据。
这意味着,未来人们不仅可以更精准地追踪自己的衰老进程,还能根据评估结果采取科学的干预措施。“衰老的时空编程及干预”不仅为衰老研究提供了新范式,也为临床干预措施的制定奠定了坚实的基础。这一成果展示了生命科学研究带来的巨大潜力,未来或将改变我们对衰老和健康的理解,助力广泛的健康管理和干预策略。整体而言,该研究不仅在科学界引起了高度关注,还可能为我们提供了延长健康寿命的希望。
随着这一领域的不断进展,我们有理由相信,未来的抗衰老解决方案将会越来越贴近人们的需求。
