通过改变饮食，超级干细胞成为更好的自己

在一项新的研究中，哥本哈根大学的研究人员通过改变饮食成功地创建了干细胞，使其成为更年轻、更健康的版本——即所谓的“超级干细胞”。这些干细胞比普通干细胞更擅长生成如肝、皮肤或神经细胞等特定细胞类型，这是干细胞的核心特性。

这项名为“通过NAD+依赖性去乙酰化改变代谢程序以改变细胞身份”的研究已在《EMBO杂志》上发表。

“我们展示了通过改变饮食，干细胞可以恢复活力并变成‘超级干细胞’。这迫使它们以不同于平常的方式代谢能量，这个过程本质上重新编程了干细胞，”reNEW（诺和诺德基金会干细胞医学中心）助理教授、第一作者罗伯特·博恩说。

“最终结果是，它们的行为就像处于一个更早期的发展阶段，从而增强了它们分化成其他类型细胞的能力。”

具体来说，研究人员改变了干细胞生长培养基中的糖类。细胞利用这些糖来产生能量。

“真正引人注目的是，它们不仅在分化方面表现更好，而且在标准培养条件下相比，它们能更好地保持健康状态。并且这种方法相对简单，”reNEW教授约书亚·布里克曼说。

可以改善生育治疗

“‘超级干细胞’有许多潜在的未来用途，”约书亚·布里克曼指出。

“鉴于我们现在有一种简单的方法来使细胞恢复活力，我们希望研究这种方法如何应用于各种细胞类型。例如，我们能否用这种饮食来恢复肝脏或心脏细胞，并用于治疗充血性心力衰竭或肝硬化患者？或许我们可以用这种技巧来再生衰老细胞，治疗帕金森病、骨质疏松症或糖尿病等疾病。”

研究人员感兴趣的一个领域是生育治疗，特别是体外受精（IVF）。事实证明，“超级干细胞”非常擅长生成一种在早期胚胎发育过程中形成的组织，这对成功的IVF治疗非常重要。

“‘超级干细胞’似乎特别擅长生成一种称为卵黄囊的细胞系。先前的研究发现，在培养皿中培养的胚胎形成卵黄囊对其植入和成功妊娠的能力非常重要，”罗伯特·博恩说。

“我们希望改进IVF技术，开发一种使用相同代谢过程的IVF培养方法。希望它可以在临床上作为胚胎培养方案的一部分，提高植入成功率，”约书亚·布里克曼补充道。

干细胞

干细胞是我们体内基本而独特的细胞，能够自我复制并分化成其他特定细胞类型，如肝、皮肤或神经细胞。这一过程称为分化。胚胎干细胞（ESCs）是从胚胎中提取并在培养皿中维持的细胞。这些细胞可以在培养皿中分化成特定细胞类型。

在未来，研究人员相信干细胞可以用来开发新的治疗方法，替代或修复受损的组织和器官，或者恢复因疾病或损伤而失去的功能。这被称为再生医学。

方法

在这项研究中，研究人员为小鼠胚胎干细胞（ESCs）创造了一种新的培养基。简而言之，他们将培养基中的葡萄糖替换为另一种糖，半乳糖。这种“饮食”的改变阻断了正常的葡萄糖代谢，并限制了细胞的能量来源，使其只能通过氧化磷酸化这一代谢过程获取能量。

通过改变营养来源，ESCs被重新编程到一个更早期的发展阶段，从而增强了其分化成其他类型细胞的能力。

研究人员发现，一种已知调节细胞衰老的信号蛋白通过糖代谢的变化被激活，进而使其他关键蛋白更好地结合DNA。

新代谢过程的最终结果是，DNA在含有冗余遗传信息的区域变得更紧密“打包”，而在含有重要相关信息的区域则不那么紧密。这既降低了无关信息的音量，又放大了直接相关的信息。

这种改进的“信噪比”使得干细胞更好地理解它们应该做什么，并表现出更早期的发展阶段特征，从而更好地发挥干细胞的作用。

研究人员还发现，某些衰老特征也是由于“信噪比”的恶化造成的：就像带你的祖父母去一个拥挤的餐厅，他们听不清是因为你说话不够大声，而且他们也无法过滤背景噪音。衰老的干细胞可能也有同样的问题，无法清晰地读取自己的基因组。

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