教授专栏50 | 张晓东: 破解干细胞变化之谜, 抗衰老研究迈进一大步

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文 / 张晓东教授、董安琪博士

古今中外，「抗衰老」一直都是历史和文学中的热门题材。从中国古代的秦始皇派员远征大海寻找长生不死之药，到西方小说中的德古拉伯爵拥有不死之身，千百年来，人类仍沉醉于寻找不老之术，至今未有解决方法。

我们也对抗衰老研究很有兴趣，最近终于获得了突破性的进展。肌肉干细胞是一类成体干细胞，在人体的肌肉修复过程中起着关键的作用，因此我们一直专注于通过研究肌肉干细胞来了解衰老的过程。衰老的肌肉干细胞与年轻的不同，它们的干性会降低，也就是说它们成为新干细胞或变成特定细胞以替代受损组织的能力会降低。我们发现了一种方法，可基于染色质的特征识别出老化的肌肉干细胞。在下一步的研究中，如果能再找到方法将这些衰老细胞的染色质特征修改，将它们变得与年轻细胞一样的话，那么细胞衰老、以致骨胳肌组织衰老的过程便有望暂停，甚至逆转。这项研究最近于Cell Press 出版的公开期刊iScience 中发表。

染色质状态的变化会影响基因表达，因此我们认为染色质的开放程度及可及性可能是决定细胞命运的关键。我们此次的研究显示，逐渐激活的染色质状态是干细胞衰老的重要标志，而这项发现很可能成为未来研发抗衰老技术的一个重要方向。

染色质是一种包裹在组蛋白周围的 DNA 复合物，用于维持 DNA 的正常结构，但它们的结构会随外部环境迅速变化，因而以往研究难以得到静息细胞（平时在休眠状态，但在肌肉受伤时会激活，以发挥修复功能）的染色质状态。我们这次在老鼠体内预先固定了肌肉干细胞，以取得静息细胞以及它们的基因和染色质特征，再随着时间变化，比较染色质的「可及性」。

我们发现年轻肌肉干细胞的染色质环境，在静息状态会变得非常紧密，并在激活初期有较高的「可及性」。它们在长期的再生过程后，会逐渐重新建立紧密状态。然而，老化的肌肉干细胞在静息期间，则不能维持染色质的紧密环境。

要想对抗衰老，尚有许多可能性正在等待发掘，现在科学家们已经更了解衰老细胞会发生什么，从而为进一步探索抗衰老策略开辟了多种途径。那么人类不老之谜是否已经被破解呢？可以说是，也可以说不是。如果我们能在衰老干细胞中，找出水平下调的染色质调控因子，将来便可能透过恢复这些调控因子的基因表达来防止衰老。目前我们已能够比较年轻和老化肌肉干细胞之间的不同染色质状态，还确定了年轻肌肉干细胞中特别开放的染色质位置。倘若在衰老过程中，能够保持这些区域的「可及性」，我们便有机会找到方法让细胞保持年轻、健康。

我们目前的研究解构了干细胞分离和激活过程中染色质「开放性」的变化，但研究的旅程才刚刚开始。现时团队展望进一步研究在肌肉干细胞分离和激活过程中改变染色质状态的机制，并准备进行体内实验来获取更多的讯息。

（文章转载自EurekAlert!，原刊于2022年11月1日)

张晓东教授简介

张晓东教授，香港科技大学何善衡生命科学部副教授，香港科技大学生物技术研究所主任及生物科学实验中心(清水湾)副主任。张教授主要的研究领域为成体干细胞生物学，包括我们衰老的原因，以及如何活得更健康和更长寿，这些都是今天人们正面对的严峻挑战。目前他在探索成体肌肉干细胞在组织再生和相关疾病如肌肉减少症（在衰老的过程中骨骼肌质量和强度出现退化）上的作用。在这些研究课题上，他的实验室居于全球的前列位置。他的团队利用流式细胞仪率先对肌肉干细胞进行分离，为该领域提供了肌肉干细胞基因特征和表观遗传蓝图。张晓东教授多次在国际权威学术期刊上发表论文，包括《Cell》、《Nature》、《Cell Stem Cell》、《Developmental Cell 》及《Proceedings of the National Academy of Sciences》等。他更获颁裘槎前瞻科研大奖，在科研上得到宝贵支持。

成员简介

董安琪博士，董博士是张教授研究团队的前成员，现为布鲁塞尔自由大学博士后研究员。