揭示衰老影响造血干细胞的功能,即便将衰老的造血干细胞移植到年轻的骨髓微环境也不能真正地返老还童

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-通过将小鼠年老的造血干细胞(年老HSC)移植到年轻小鼠的骨髓微环境(bone marrow niche,也译为骨髓壁龛)中,可以证实年老HSC的基因表达模式恢复到年轻造血干细胞的模式。但是,另一方面,年老HSC的功能在年轻的骨髓微环境中没有恢复。年老HSC的表观基因组(DNA甲基化)即使在年轻的骨髓微环境中也没有明显变化,因此DNA甲基化谱是一种比年老HSC基因表达模式更好的指标。

日本东京大学医学科学研究所干细胞与分子医学部的Atsushi Iwama教授领导的一个研究团队公布了这些世界首创的研究成果,相关研究结果近期发表在Journal of Experimental Medicine期刊上,论文标题为“Limited rejuvenation of aged hematopoietic stem cells in young bone marrow niche”。

图片来自Journal of Experimental Medicine, 2020, doi:10.1084/jem.20192283。
Iwama教授说,“这些成果将有助于开发与年龄相关的血液疾病的治疗方法。”

聚焦年老HSC在骨髓微环境中的变化

Iwama团队研究了在年轻的骨髓微环境中,年老HSC是否会重新焕发活力。在没有进行辐照等预处理的情况下,将从20个月大的小鼠身上收集的数万个年老的造血干/祖细胞移植到8周大的年轻小鼠体内。随访两个月后,他们收集骨髓细胞,并进行流式细胞分析。

Iwama团队还移植了10周龄的年轻小鼠HSC进行比较。此外,还对移植的年老HSC进行了分离,并进行了RNA序列分析和DNA甲基化分析。

他们发现,与年轻的HSC相比,移植的年老HSC产生造血细胞的能力较差。他们还表明,即使在年轻的骨髓微环境中,年老HSC分化为多能祖细胞的能力也持续受损,而且分化方向有偏差。他们还发现,将年老HSC转移到年轻的骨髓微环境中并不能改善它们的干细胞功能。

更详细的分析可能会发现不可逆地影响年老HSC功能的机制

以造血干细胞为重点的衰老研究已经在骨髓移植模型的小鼠中积极开展。但是,衰老对造血干细胞的影响仍未明确。

Iwama教授指出,“这项新的研究阐明了衰老对造血干细胞的影响,具有重要意义。我们的研究结果有望为进一步阐明HSC衰老机制和理解年龄相关血液疾病的致病机制做出贡献。

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