回春 30 年!英应用 iPS 再生医疗技术让皮肤细胞回复年轻模样与功能

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来自英国巴布拉罕研究所(Banraham Institue)近期研究指出,已研发出可让人类皮肤细胞“回春”(rejuvenation)30 年的重新编码技术,且不会影响到细胞原先的功能。尽管目前此技术仍还在早期开发阶段,但其抗老、与阿兹海默症、白内障相关的治疗潜力将有望为再生医疗创下新历史!

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利用 iPS 技术重新编码皮肤细胞的年龄与功能

研究团队所使用的技术基础是来自日本京都大学的诺贝尔奖得主山中伸弥(Shinya Yamanaka)教授于 2007 年所研发出的诱导性多功能干细胞(induced pluripotent stem cell, iPS cell),将具特定功能的人体正常细胞暴露于名为 Yamanaka factor 的分子中,可将其转化为能发展成各细胞型态的干细胞,整个流程约需耗费 50 天。

本研究所使用的技术名为“成熟阶段重新编码”(maturation phase transient reprogramming),将老化的皮肤纤维细胞(fibroblasts)暴露于 Yamanaka factor 下约 13 天,使细胞暂时失去其功能,以去除细胞中与老化相关的因子。在待细胞重新回复正常功能后,研究团队透过基因体分析发现皮肤纤维细胞特有的生物标记因子均重建成功,同时也可观察到胶原蛋白于细胞内生成。

为确认原老化的纤维细胞成功被“年轻化”,研究团队还深入测量细胞年龄的两大指标数值,包含透过基因体中化学物质表现情形来界定年龄的表观遗传学时钟(epgienetic clock),与细胞基因内的转录组(transcriptome)表现。根据研究结果发现,重新编码的细胞与年轻 30 年的细胞特性均相似,显示此技术成功逆转老化机制。

研究团队的第一作者 Diljeet Gill 博士后学生表示:“我们对于分子层面的老化研究在这十年内有显著的进展,给予了科学家利器来改造人类细胞中的老化机制。”

iPS 技术除了回春,还具有抗老潜力

研究团队使用的 iPS 重新编码技术不但能让皮肤细胞外表看起来更年轻,其细胞功能也能回复到与年轻细胞相同。研究团队下一步研究方向,将会是深入探讨重新编码细胞的背后机制与潜在风险,目前初步推测应是在重新编码的过程中,成功去除了确立细胞种类与功能的因子,才能让细胞回复最初的年轻状态。

另外,研究团队还观察到重新编码的细胞增生速度较老化细胞快许多,使得此技术将有望用于伤口修复治疗;其他与老化相关的基因,例如与阿兹海默症有关的 APBA2,与白内障病程有关的 MAF 等也都在重新编码的过程中受到显著的影响,研究团队认为此技术具有进一步开发相关治疗的潜力。

然而,一名干细胞生物学家 Ben Van Handel 对于此研究却表示此技术可能将难以应用于临床,因无法预期重新编码的细胞是否具有致癌性,也尚无法控制“年轻化”的过程。不过,不可否认的是此研究证实逆转老化疗法待更多开发的潜力。

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参考资料:
1. https://elifesciences.org/articles/71624
2. https://www.babraham.ac.uk/news/2022/04/new-technique-rewinds-age-skin-cells-30-years

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