技術(shù)文獻(xiàn)
我們知道，隨著年紀(jì)的增長(zhǎng)，人類(lèi)的面部會(huì)出現(xiàn)皺紋、身體功能下降。而來(lái)自布朗大學(xué)分子生物學(xué)研究所Nicola Neretti教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)，年紀(jì)大了，連血液中的DNA都會(huì)發(fā)生改變。這些漂浮在血液中的DNA片段稱(chēng)為Cell-free DNA，即cfDNA，他們與年齡和健康密切相關(guān)。研究人員表示，這些差異未來(lái)可被用于明確生物的“準(zhǔn)確”年齡，如實(shí)反映機(jī)體的健康情況。這項(xiàng)研究發(fā)表于近期的《Aging Cell》雜志。
在一項(xiàng)概念驗(yàn)證研究中，研究人員首先從20多歲、70多歲、百歲的健康與不健康的參與者血液樣本中提取了cfDNA。在提取完成完成后，他們對(duì)不同人群的cfDNA進(jìn)行了詳細(xì)的分析。
在了解他們的研究之前，我們先來(lái)了解一個(gè)概念—核小體，核小體是DNA包裝的基本單位，它的結(jié)構(gòu)就像毛線卷一樣，長(zhǎng)長(zhǎng)的DNA鏈圍繞一個(gè)蛋白質(zhì)一圈一圈的纏繞，*終形成一個(gè)特殊的纏繞結(jié)構(gòu)。
Nicola Neretti教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組發(fā)現(xiàn)，健康年輕人的核小體的DNA結(jié)構(gòu)規(guī)律且完整，而不健康的老年人的核小體呈現(xiàn)出一種明顯的病態(tài)結(jié)構(gòu)。同時(shí)，由于核小體本身又是表觀遺傳學(xué)調(diào)控的重要單位，因此其結(jié)構(gòu)的異常可能會(huì)導(dǎo)致DNA表達(dá)的異常。
來(lái)自試管中的遺傳信息
Neretti 教授表示，“cfDNA有點(diǎn)像一個(gè)試管中的信息，通過(guò)這些奇特的DNA，他們能夠看到細(xì)胞的生長(zhǎng)狀態(tài)。許多細(xì)胞器都參與維持核小體正常的間距，但隨著年齡的增長(zhǎng)，這些發(fā)揮重要作用的細(xì)胞器水平逐漸下降，進(jìn)而導(dǎo)致核小體的間距發(fā)生改變。當(dāng)核小體包裝的發(fā)生異常變化時(shí)，基因組不同部分的可及性也會(huì)隨之發(fā)生變化，從而導(dǎo)致更多轉(zhuǎn)錄翻譯錯(cuò)誤的出現(xiàn)”。
該團(tuán)隊(duì)確實(shí)檢測(cè)到隨著年齡的增長(zhǎng)，兩個(gè)常見(jiàn)轉(zhuǎn)座子cfDNA信號(hào)的減少。這表明這些轉(zhuǎn)座子在年紀(jì)較大患者中被“鎖定”的水平大大下降，因此他們可以將自己“復(fù)制并粘貼”到基因組中，從而導(dǎo)致整個(gè)遺傳信息的轉(zhuǎn)錄翻譯紊亂。
未來(lái)的研究將指引年齡檢測(cè)新的方向
該研究?jī)H分析了4組12個(gè)人的cfDNA樣本，因此需要進(jìn)行更大規(guī)模的研究，來(lái)獲得使用這些表觀遺傳標(biāo)記預(yù)測(cè)生物學(xué)年齡所需的所有信息。然而，由于cfDNA測(cè)試使用的是非侵入性的方式，因此Neretti 教授認(rèn)為直接擴(kuò)大擴(kuò)展概念性驗(yàn)證就可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>
于此同時(shí)，研究團(tuán)隊(duì)正在努力優(yōu)化從血液中提取cfDNA的過(guò)程。在老鼠體內(nèi)，他們可以從十分微量的血液樣本中獲得所需的cfDNA量。 Neretti教授認(rèn)為為了檢測(cè)與年齡和健康相關(guān)的表觀遺傳變化，他們并不需要對(duì)整個(gè)基因組進(jìn)行測(cè)序，僅需要對(duì)2至5％的基因組進(jìn)行測(cè)序就足夠檢測(cè)整個(gè)的表觀遺傳學(xué)變化。
Neretti教授表示，除了改進(jìn)核小體定位分析外，研究人員還希望研究另一種表觀遺傳標(biāo)記，即cfDNA中的DNA甲基化。這將為指示cfDNA來(lái)自哪個(gè)組織提供額外的信息。 同時(shí)，明確不同年齡的cfDNA來(lái)源可以提供對(duì)衰老過(guò)程的其他見(jiàn)解。
這項(xiàng)研究的突出貢獻(xiàn)在于發(fā)現(xiàn)了新型年齡標(biāo)記物—cfDNA，且這種DNA分子極易獲取，進(jìn)而使研究者能夠更為便捷的了解一個(gè)個(gè)體的分子遺傳表達(dá)情況，同時(shí)也為cfDNA在其他領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
原創(chuàng)作者：上海遠(yuǎn)慕生物科技有限公司
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