小鼠研究捕捉细胞层面的老化过程

随着肌肉的老化，其细胞逐渐失去再生和修复损伤的能力。康奈尔大学工程学院的研究人员最近创建了迄今为止最全面的图谱，展示了这一变化在小鼠中如何随时间和复杂的肌肉组织结构逐步展开。

“最初研究的核心问题是骨骼肌生物学界一直困惑的一个问题，”康奈尔梅宁生物医学工程学院副教授本·科斯格罗夫（Ben Cosgrove）说，“老化的肌肉中再生能力下降是由于驱动修复过程的干细胞本身发生了变化，还是由于其他细胞类型对其指令方式的变化？”

他们的研究论文《小鼠生命周期中骨骼肌再生的转录组学分析确定了改变的干细胞状态》于11月22日发表在《自然衰老》杂志上。研究人员通过一种蛇毒毒素变体诱导损伤，在年轻、老年和高龄小鼠的六个时间点采样细胞。他们识别出29种定义明确的细胞类型，包括在不同年龄组中数量和反应时间存在差异的免疫细胞，以及在年轻时自我更新但在肌肉老化时停滞的肌肉干细胞。

随着时间的推移对多种细胞类型的详细评估显示，老年小鼠的肌肉修复过程出现了协调失调。“许多负责组织修复的免疫细胞出现在错误的时间。”科斯格罗夫说，“免疫细胞演奏了错误的音乐。它们在老化的肌肉中步调不一致。”

研究团队使用了一种新颖的方法来评估细胞衰老——当一个细胞不能再分裂时。“我们开发了一种基于迁移学习的方法，”论文第一作者劳伦·沃尔特（Lauren Walter）博士说，“我们使用现有的基因列表来评估细胞的衰老状态，然后用这种方法评估不同年龄和再生时间点的衰老情况。”

该研究提供了对细胞类型之间相互作用及其如何引发衰老的更好理解，这可能有助于开发针对衰老细胞的药物。“我们的数据集提供了一个丰富的模板，可以真正调查从组织中去除衰老细胞的益处或弊端，”科斯格罗夫说，“人们在小鼠模型中进行这些研究的原因是，我们可以直接测试这些假设，以便更好地了解针对衰老细胞以改善老年人修复过程的好处。”

共同作者还包括博士生杰西卡·奥顿（Jessica Orton）硕士、伊奥尼斯·恩泰卡斯（Ioannis Ntekas）硕士；联合DVM/Ph.D.学生维薇安娜·梅伊米（Viviana Maymi）；生物医学工程研究技术员恩·惠·汉娜·方（Ern Hwei Hannah Fong）；兽医学院微生物学与免疫学系教授布莱恩·鲁德（Brian Rudd）；生物医学工程系副教授伊温·德·弗拉明克（Iwijn De Vlaminck）；以及约翰霍普金斯大学的詹妮弗·埃利西夫（Jennifer Elisseeff）。

该研究得到了美国国家卫生研究院、布隆伯格-基梅尔研究所和莫顿·戈德堡教授基金的支持。

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