人類一直在探索“何以變老”的生命謎題。我們的各器官是否同步衰老?是否存在掌控衰老進(jìn)程的“總開關(guān)”?即使在科技如此發(fā)達(dá)的今天,這些根本性問題依然懸而未決。
25日晚,中國科學(xué)院動物研究所、國家生物信息中心及四川大學(xué)華西醫(yī)院等機(jī)構(gòu)科學(xué)家在國際學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》上發(fā)表論文,繪制出跨越人類50年生命周期的“人體衰老蛋白質(zhì)圖譜”,為系統(tǒng)揭示衰老密碼提供了更加豐富的觀察視角。
為衰老蛋白質(zhì)“畫像”:解碼生命的“分子編年史”
如果把人體比作復(fù)雜精密的儀器,蛋白質(zhì)就是構(gòu)成這部儀器的核心零件與執(zhí)行指令的關(guān)鍵分子。蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的維持,是生命活力的基石。中國科學(xué)家繪制的這部“人體衰老蛋白質(zhì)圖譜”,將對抗衰老的戰(zhàn)場從模糊的整體認(rèn)識推進(jìn)到精準(zhǔn)的分子與器官層面。
研究團(tuán)隊(duì)融合超高靈敏度質(zhì)譜技術(shù)與人工智能算法,系統(tǒng)分析了從年輕到老年(跨度50年)的人類個體中,涵蓋心臟、血管、肝臟、胰腺、免疫組織等13種關(guān)鍵組織、七大生理系統(tǒng)的蛋白質(zhì)動態(tài)變化。
“我們?yōu)樗ダ系鞍踪|(zhì)畫像,相當(dāng)于詳盡記錄了一部人體蛋白質(zhì)變遷的編年史?!敝袊茖W(xué)院動物研究所劉光慧研究員表示,這張圖譜記錄了不同器官中成千上萬種蛋白質(zhì)隨年齡增長的數(shù)量起伏,揭示了它們之間相互作用網(wǎng)絡(luò)的演變規(guī)律,在蛋白質(zhì)組層面全景式描繪了人體系統(tǒng)性衰老的軌跡與特征。
研究成果示意圖。(中國科學(xué)院動物研究所提供)
中國團(tuán)隊(duì)努力突破:破解人體衰老的“時(shí)空密碼”
探尋“衰老擴(kuò)散”的核心機(jī)制,中國團(tuán)隊(duì)主要實(shí)現(xiàn)了三方面突破:
——繪制“衰老時(shí)間表”。研究發(fā)現(xiàn),人體器官衰老并不同步,存在清晰的“時(shí)間表”:30歲左右,血管(主動脈)和腎上腺就已率先偏離年輕穩(wěn)態(tài),成為衰老的“先鋒哨兵”。45至55歲被確認(rèn)為衰老進(jìn)程的“暴風(fēng)驟雨期”。在這一關(guān)鍵窗口期,絕大多數(shù)器官的蛋白質(zhì)組經(jīng)歷劇烈震蕩,差異表達(dá)蛋白數(shù)量增長快,標(biāo)志著多器官系統(tǒng)性衰老的加速與確立。
——揭示“衰老風(fēng)暴”奧秘。圖譜清晰顯示,衰老的核心分子特征之一是蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性崩解。
——鎖定“衰老總開關(guān)”。該研究的另一大突破在于首次確證血管系統(tǒng)是驅(qū)動全身多器官衰老的“核心樞紐”,衰老的血管組織(尤其是主動脈)會特異性分泌大量促衰老因子。
國家生物信息中心張維綺研究員介紹,團(tuán)隊(duì)通過多維度實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(體外細(xì)胞、動物模型),鎖定如GAS6、GPNMB等關(guān)鍵促衰因子。這些因子如同“衰老信號彈”,進(jìn)入血液循環(huán)后,能直接誘導(dǎo)血管自身細(xì)胞衰老,并能遠(yuǎn)程加速其他器官的衰老進(jìn)程。
這也揭示了“衰老擴(kuò)散”的核心機(jī)制:局部組織的衰老并非孤立事件,而是通過分泌因子介導(dǎo)的“器官間通訊網(wǎng)絡(luò)”,引發(fā)全身系統(tǒng)性衰老的級聯(lián)反應(yīng)。
校準(zhǔn)時(shí)鐘、鎖定靶點(diǎn)——從“看清衰老”邁向“干預(yù)衰老”
從古至今,人類始終在夢想“老而不衰”。此次成果不僅深刻揭示了衰老的系統(tǒng)性本質(zhì),更開啟了衰老研究與干預(yù)的新路徑:
——精準(zhǔn)評估,防患未然。基于圖譜構(gòu)建的器官特異性“蛋白質(zhì)組衰老時(shí)鐘”,尤其是其與血漿蛋白組的關(guān)聯(lián),使得僅需微量血液,即可無創(chuàng)評估個體各器官的“生物學(xué)年齡”及其衰老速度、偏移程度。
——鎖定靶點(diǎn),把握窗口。研究系統(tǒng)篩選出關(guān)鍵干預(yù)靶點(diǎn)群,并明確了45至55歲這一關(guān)鍵干預(yù)窗口期,為開發(fā)靶向阻斷衰老信號擴(kuò)散、修復(fù)蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)的精準(zhǔn)抗衰策略(如藥物或療法)指明了方向。
——診療前移,范式革新。該成果推動醫(yī)療模式從疾病發(fā)生后的“被動治療”向基于“器官分子時(shí)鐘”評估的“主動預(yù)防”轉(zhuǎn)變。通過監(jiān)測器官時(shí)鐘偏移(如主動脈時(shí)鐘預(yù)測心血管風(fēng)險(xiǎn)),在功能顯著衰退前進(jìn)行干預(yù),有望將衰老相關(guān)疾病的防治關(guān)口大幅前移。
四川大學(xué)華西醫(yī)院楊家印教授表示,此次成果發(fā)布標(biāo)志著人類在理解自身生命規(guī)律、主動干預(yù)衰老進(jìn)程的征途上邁出了關(guān)鍵一步。
中國科學(xué)院動物研究所曲靜研究員介紹,下一步將深挖驅(qū)動因子,推進(jìn)無創(chuàng)衰老標(biāo)志物檢測與器官時(shí)鐘的臨床應(yīng)用,目標(biāo)直指精準(zhǔn)重塑蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò),延長人類健康壽命。
策劃:陳芳
記者:胡喆
統(tǒng)籌:吳晶、孫聞
新華社國內(nèi)部出品
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