研究人员开发出一种可精准估算多种哺乳动物及不同组织类型分子年龄与寿命的新型分子时钟。一项覆盖超过1.1万份来自人类、啮齿类和灵长类动物样本的分析,揭示了衰老过程中的保守特征。该框架有望为针对性延长寿命的干预策略提供支持。相关成果已于5月27日发表于《自然》杂志。
衰老的核心特征是细胞损伤不断累积、功能逐步衰退,最终导致个体死亡。尽管同龄个体在分子层面的衰老程度可能存在差异,研究人员长期以来一直在寻找与这些差异相关的分子标志物。目前常用的方法之一是检测DNA随时间发生的表观遗传修饰——即非遗传性改变。然而,这类“时钟”无法反映特定基因的活性,结果解读也较为困难。
在本项研究中,美国科学家对来自小鼠、大鼠、猕猴和人类共25种以上组织类型的超过1.1万个基因转录本进行了分析。结果显示,与年龄相关的转录组变化在不同物种和细胞类型间具有高度保守性,从而能够识别出哺乳动物衰老的若干生物标志物。研究发现,与细胞衰老(细胞分裂能力下降)、炎症及凋亡(程序性细胞死亡)相关的基因在老化细胞中表达上调;而与创伤愈合、细胞分化及细胞外基质合成相关的基因则随年龄增长在不同物种和细胞类型中普遍下调。基于这些数据,科学家构建了一种多组织、多物种分子时钟,不仅可用于评估年龄,还能预测预期死亡率,并通过统计方法及现有动物与细胞模型加以验证。
该“时钟”对死亡时间的预测精度可与第二代表观遗传时钟相媲美。相比表观遗传数据,转录组数据具有更强的实时性,这使得从分子层面评估延寿干预策略的效果成为可能。
在同期配发的观点文章中,英国科学家指出,本研究发现的这些标志物“可能帮助研究者定位哪些生物过程受到了干预或疾病的影响”,而这是现有方法难以实现的。不过,这些生物标志物与衰老之间的确切关系仍需进一步厘清——它们究竟是衰老的真正原因,还是衰老过程的附带产物,尚待验证。
