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Nature子刊:超长端粒打造出“超长待机”小鼠

2019/10/21 16:17:43      点击:

众所周知,端粒衰老有着密不可分的关系。细胞每分裂一次,端粒就会缩短一点。一旦端粒消耗殆尽,细胞就会进入衰老状态。那么,如果端粒特别长呢,生物会变成“超长待机”吗?

西班牙国家癌症研究中心(CNIO)的研究人员近日在《Nature Communications》上给出了他们的答案。他们制备出超长端粒的小鼠,发现这些动物的寿命更长,且没有癌症和肥胖症。让他们兴奋的是,无需任何基因改造,寿命就能显著增加。

文章通讯作者Maria Blasco表示:“这一发现说明,在确定寿命时,基因并不是唯一要考虑的因素。在不改变基因的情况下也可以延长寿命。”

端粒是染色体两端的“保护帽”,起着保护DNA的作用。每一次细胞分裂,端粒都会缩短。研究人员已发现,防止端粒缩短可延长机体寿命,而不会产生其他影响。然而,到现在为止,所有对端粒长度的干预都涉及到基因表达的改变。

十年前,研究人员在研究诱导多能干细胞(iPSC)。他们意外发现,在培养板上分裂一定次数后,这些细胞的端粒是正常细胞的两倍。之后他们确认正常的多能胚胎细胞也存在同样的现象。究其原因,在多能性阶段,端粒染色质上存在某些表观遗传标记,可以促进端粒酶延长端粒的长度。


(图片来源:西班牙国家癌症研究中心)

问题是带有超长端粒的胚胎细胞能够可以产生活的小鼠。几年前,该小组证明了他们可以做到。不过,最初制备出的动物是嵌合的。超长端粒的细胞仅占细胞总数的30%至70%。但是在这项新研究中,他们设法让100%的小鼠细胞获得了超长端粒。

作者表示:“这些(长端粒)小鼠的癌症更少,寿命更长。值得一提的是,它们比正常小鼠苗条,因为它们积累的脂肪更少。它们有着较低的胆固醇和低密度脂蛋白,对胰岛素和葡萄糖的耐受性增强。同时,它们的线粒体功能也更好。”

总的来说,这些结果表明,超长的端粒对生物体无害,甚至有益,如延长寿命,延缓代谢衰老和减少癌症。与普通小鼠相比,超长端粒小鼠的平均寿命延长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着明确的关系。

最让人振奋的是,这一发现为延长寿命而不改变生物体基因铺平了道路。“延长胚胎细胞保持多能性的时间,可打造出端粒更长且寿命更长的小鼠,”作者指出。

原文检索

Mice with hyper-long telomeres show less metabolic aging and longer lifespans

Nature Communications 10, Article number: 4723 (2019)