表观遗传学与衰老有什么关系?
- - 阅 1,703人人都活到100岁的日子,好像越来越近了。
我们为什么变老,因为随着年龄的增长,器官,细胞会慢慢衰退。
这是一种自然现象,也是生物进化生长的客观规律。
人体自然衰老,图源somalogic.com
那么,具体来讲,人类为什么会衰老呢?
这种客观规律是否能人为逆转?近年来,人类抗衰手段层出不穷,各种抗衰理论满天飞。
2012年,日本山中教授因IPS细胞重编程技术,获得诺贝尔医学奖。(相关阅读:首富贝索斯,投资的长生不老黑科技,细胞编程太强了…)可让百岁老人细胞重新恢复活力。
最近,2023年1月12日,哈佛“抗衰教父”David Sinclair在生物学顶级期刊 Cell 上发表了一项研究,研究发现,人体衰老主要是由表观遗传改变驱动的。
并且,通过体内重编程技术,利用腺相关病毒载体,把山中因子送至被诱导衰老的小鼠体内,可以轻松逆转衰老,衰老小鼠的表观遗传年龄年轻57%左右。
Dr. David Sinclair,逆转人体衰老,www.successpodcast.com
结合2022年日本研发抗衰疫苗(相关阅读:惊,岛国发现“抗衰”疫苗,人类寿命有望延长几十年……..),靶向衰老细胞中高表达的跨膜蛋白Gpnmb,可轻松助力实现抗衰。
如此看来,人体衰老这种“客观规律”也并非不可逆转。
今天这篇文章,告诉你表观遗传学与人体衰老的关系。
表观基因组变化,对衰老的影响
→表观遗传学Epigenetics
首先解释一个概念,什么是表观遗传学呢?
表观遗传学又译表征遗传学、表遗传学,属于生物学和遗传学的分支学科,其研究范畴为:在“非DNA序列变化”情况下,遗传信息通过某些机制或途径,发生可保存并传递给子代的基因表达或细胞表型之改变;而上述现象即为表观遗传。①
developingchild.harvard.edu
表观遗传学,一般研究人类的行为和环境如何引起影响基因工作方式的变化。
与遗传变化不同,表观遗传变化通常是可逆的。
它不会改变人体的 DNA 序列,但可以改变身体读取 DNA 序列的方式。
一般来说,衰老是一个受多种因素调控的复杂过程。
与衰老相关的表观遗传变化包括 DNA 甲基化 (DNAme) 模式的变化,但哺乳动物表观基因组随时间变化的原因尚不清楚。
研究人员发现,酵母中的表观基因组变化可以作为哺乳动物发生变化的线索;酵母中的一个重要驱动因素是 DSB,其修复需要许多表观遗传调节因子。
而“衰老信息论”和“RCM 假说”表明,真核生物中的衰老是由于表观遗传信息和转录网络的丢失而发生的,这些信息和转录网络是响应细胞损伤(如碰撞伤害或 DSB)而发生的。
表观遗传学,https://en.wikipedia.org/wiki/Epigenetics
Szilard 和 Medawar 在 1950 年代提出,衰老是由于 DNA 损伤引起的突变,导致遗传信息丢失所致。
onlinelibrary.wiley.com
→衰老相关的DNA损伤类型
与衰老相关的最常见的 DNA 损伤类型为双链 DNA 断裂 (DSB)。
DSB 以每个细胞每天 10 到 50 个的速度发生——即每分钟有一百万个 DNA 断裂 。
当细胞修复这些断裂时,染色质结构会发生变化,从而导致错误的基因表达,并导致衰老。
而对酵母的研究发现,其实是表观遗传信息(而不是遗传信息)的丢失,这是实际上衰老的原因。
研究报告称,组蛋白修饰、组蛋白占据和基因转录的改变以及沉默信息调节复合物 (Sir2/3/4) 从沉默交配型位点重新定位到不稳定的 rDNA ,是酵母老化的指标。
因此,修复 DNA 断裂的行为会在生理、认知和分子水平上加速衰老,包括表观遗传景观的侵蚀、细胞身份的丧失、衰老和表观遗传年龄的增加等等。
哈佛教授:表观遗传信息丢失,导致衰老
2023年1月12日,哈佛“抗衰教父” David Sinclair 在生物学顶刊Cell 上发表了一项研究,联合2020年发表的一篇文章,分析了哺乳动物衰老是否是由表观遗传变化引起的,结果说明了,衰老主要是由表观遗传改变驱动的。②
且通过体内重编程技术,可以逆转衰老,使衰老小鼠的表观遗传年龄年轻57%。
该研究使用经过改造以加速 DNA 断裂和修复过程的转基因小鼠。这些小鼠被称为“表观基因组的可诱导变化”或 ICE 小鼠。
研究人员发现,在 ICE 细胞中 24 小时后观察到 DSB 标记比背景高 4 倍,且 ICE 细胞的年龄比对照组高约 1.5 倍。
Sinclair 称,修复 DNA 断裂的行为会在生理、认知和分子水平上加速衰老,包括表观遗传景观的侵蚀、细胞身份的丧失、衰老和表观遗传年龄的增加。
→表观遗传信息丢失,是酵母老化的标志
研究人员发现,在酵母中,由于染色质修饰蛋白重新定位到 DNA 断裂,表观遗传信息会随着时间的推移而丢失,从而导致细胞失去其身份,这是导致酵母老化的标志。
使用称为“ICE”(表观基因组的可诱导变化)的系统,研究人员发现,忠实的 DNA 修复行为会在生理、认知和分子水平上促进衰老,包括表观遗传景观的侵蚀、细胞外分化、衰老和DNA 甲基化时钟,可以通过 OSK 介导的再生来逆转。
这些数据与衰老信息论一致,后者指出表观遗传信息的丢失是衰老的可逆原因
www.researchgate.net
此外,一般来说,所有生物都会经历熵增过程(“熵增定律”几乎可以运用在生活中的任何地方,因为物质的有序程度必然会随着时间的流逝变得越来越低),表现为随着时间的推移,遗传和表观遗传信息的丢失。在酵母中,表观遗传变化导致细胞特性和不育性的丧失,这两个都是酵母老化的标志。
在哺乳动物中,表观遗传信息也会随着时间的推移而丢失,但导致其丢失的原因以及它是否衰老的原因还是结果尚不清楚。
研究人员使用称为“ICE”的转基因小鼠系统(用于将C转化为Epigenome),表明修复非诱变 DNA 断裂的过程加速了与年龄相关的生理、认知和分子变化,包括表观遗传景观的侵蚀、细胞身份的丧失、细胞衰老和表观遗传时钟的进步。
通过Oct4、Sox2 和 Klf4 (OSK)的异位表达进行的表观遗传重编程可恢复年轻基因表达的模式。
这些数据支持一个模型,其中表观遗传信息的丢失是哺乳动物衰老的原因。
关键的瘦龙说
这又是抗衰领域的一个大发现,人类对于长生不老的探索,方向性越来越好了。
只要找到了方向,抗衰逆龄指日可待。
随着医疗科学技术手段的快速发展,人类实现或“逆转”衰老,也不再是难事。
当然,这项技术是否适用于人类,什么时候可以用,还需要大量临床研究,现在我们能做的是:
1、保持健康,不要糟蹋自己的身体,让自己活到技术成熟的那一天。
2、挣够钱,需要用技术的时候,能有足够的金钱去抗衰。
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