为了逆转干细胞的衰老NANOG基因重新连接代谢网络

最近的实验室研究表明，衰老是一个可逆的过程，这一进步促使科学家们寻找方法来阻止细胞和组织的功能衰退，并恢复它们的再生能力。

这包括布法罗大学的研究人员，化学工程师SteliosAndreadis表明胚胎基因NANOG可以重新编程衰老(衰老)的成体干细胞和骨骼肌细胞，从而逆转衰老的特征。

然而，NANOG究竟是如何工作的一直是个谜。

现在，来自Andreadis实验室的两项新研究正在帮助回答这个问题。CellReports中的一篇探讨了NANOG在恢复老化干细胞线粒体功能方面的作用。另一篇于2月16日发表在NatureCommunications上，阐明了它如何逆转骨骼肌的衰老。

这些作品建立在科学界对NANOG的理解之上，NANOG以爱尔兰民间传说中的青年神话之地命名，并可能有助于开发模仿该基因的药物。

“通过这些研究，我们发现NANOG通过恢复在年轻细胞中活跃的代谢途径来逆转细胞衰老。这使我们更接近开发改进的治疗方法，这将有助于减轻全世界与年龄相关疾病作斗争的人们的痛苦，”Andreadis说，UB工程与应用科学学院化学与生物工程系SUNY特聘教授，博士。

恢复老化干细胞中的线粒体功能

在CellReports中，研究团队专注于衰老的间充质干细胞。这些是分裂和生长能力大大降低的老化细胞。

在这些细胞内，研究小组发现糖酵解和线粒体呼吸受到损害。这种情况导致细胞——为了寻找新的能源——重新调整它们的新陈代谢以分解一种叫做谷氨酰胺的氨基酸。这种作用导致细胞内尿素的积累，进一步阻碍了线粒体为细胞提供能量的能力，从而导致更多的衰老。

为了对抗这种代谢重组，该团队抑制了一种称为谷氨酰胺酶1的酶，这种酶可阻止细胞分解谷氨酰胺。

“这部分恢复了线粒体功能并减少了动物模型中细胞衰老的标志，”该研究的主要作者，博士DebanikChoudhury说。Andreadis实验室的候选人。

研究小组在Hutchinson-Gilford早衰综合征患者的细胞中观察到了类似的结果，这是一种罕见的进行性遗传疾病，会导致儿童迅速衰老。

逆转骨骼肌衰老

在NatureCommunications中，研究人员调查了衰老和恢复活力的成肌细胞(构成肌肉组织的细胞)中发生的与年龄相关的代谢变化。

这些使用体外和体内衰老模型的实验表明，成肌细胞患有糖酵解和胰岛素抵抗受损。实验还表明，成肌细胞通过分解蛋氨酸产生三磷酸腺苷(一种为细胞过程提供能量的有机化合物)，蛋氨酸是一种必需氨基酸，也存在于肉类、鱼类和乳制品中。

这个过程会产生大量的铵，可能会加剧细胞老化。

为了解决这个问题，该团队表达了——基因中编码的信息转化为功能的过程——NANOG。反过来，这抑制了甲硫氨酸腺苷转移酶2A(甲硫氨酸途径中的第一种酶)的产生，从而导致铵减少、胰岛素敏感性恢复、葡萄糖摄取增加以及损伤后肌肉再生增强。

此外，研究人员还发现，阻断甲硫氨酸腺苷转移酶2A会激活Akt2信号——一种参与胰岛素信号传导的酶。它还可以修复丙酮酸激酶、恢复糖酵解并促进再生，所有这些都会显着增强早衰小鼠模型的肌肉力量。

NikaRajabian博士是Andreadis实验室的前学生，是该研究的主要作者，KirkwoodPersnius博士是UB公共卫生学院康复科学系临床副教授和卫生专业，合作开展工作。

“我们的研究表明，抑制甲硫氨酸代谢可能会恢复与年龄相关的损伤，并显着增加肌肉力量和愈合能力，”Rajabian说。

“因为这些研究涉及代谢途径，这可能会导致小分子的发展——换句话说，药物——模仿NANOG恢复新陈代谢和逆转衰老的细胞标志，如炎症和DNA损伤，”Andreadis说。