隨著年齡的增長(zhǎng)，我們的外貌會(huì)發(fā)生變化，頭發(fā)會(huì)變白，皺紋會(huì)浮現(xiàn)。我們也會(huì)更容易患病。其中一個(gè)原因是端粒變短了。端粒是染色體末端的保護(hù)帽，染色體是遺傳物質(zhì)的載體。
每次細(xì)胞分裂，端粒就會(huì)變短，直到達(dá)到臨界長(zhǎng)度，它們所保護(hù)的基因可能會(huì)受到損害。然后細(xì)胞停止分裂，組織衰老。
因此，端粒的長(zhǎng)度被視為一個(gè)人生理年齡的標(biāo)志。端粒縮短會(huì)增加罹患老年癡呆癥、癌癥等與年齡有關(guān)的疾病以及心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)。
在心肌細(xì)胞中，端粒長(zhǎng)度與心臟功能密切相關(guān)。例如，心肌細(xì)胞端粒較短的人更容易患心力衰竭。然而，目前尚不清楚端粒較短是心力衰竭的原因還是結(jié)果。
漢諾威醫(yī)學(xué)院(MHH)分子與轉(zhuǎn)化治療策略研究所分子生物學(xué)家 Christian Bär 教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員希望解決這個(gè)“先有雞還是先有蛋”的問(wèn)題，現(xiàn)在他們?cè)谶@方面取得了重大進(jìn)展。
他們開(kāi)發(fā)了一種新的分子工具，可以生產(chǎn)出具有不同、精確定義的端粒長(zhǎng)度的干細(xì)胞，然后比較由此產(chǎn)生的心肌細(xì)胞的適應(yīng)程度。該研究結(jié)果發(fā)表在《細(xì)胞與分子生命科學(xué)》雜志上。
端粒長(zhǎng)度的控制元件
“在這項(xiàng)研究中，我們使用了人類誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞，即所謂的被重新編程回原始狀態(tài)的體細(xì)胞，”Bär 教授解釋道。研究人員使用 CRISPR 基因剪刀編輯了這些“恢復(fù)活力”的 hiPS 細(xì)胞，這些細(xì)胞現(xiàn)在可以再次發(fā)育成任何人體組織。然而，他們并沒(méi)有從 hiPS 細(xì)胞中移除 DNA，而是插入了一個(gè)可以專門關(guān)閉特定基因讀取的控制元件。
這種分子工具可以調(diào)節(jié)端粒酶的產(chǎn)生，端粒酶是一種酶，可以在端粒末端添加新的 DNA，從而使端粒變長(zhǎng)。這樣一來(lái)，細(xì)胞就能保持分裂能力，不會(huì)衰老。
在成人中，端粒酶通常處于關(guān)閉狀態(tài)，僅在少數(shù)微環(huán)境(例如骨髓中的造血干細(xì)胞)中活躍。借助改良的基因剪刀，研究人員能夠生成所謂的人類 CRISPR 干擾干細(xì)胞 (CRISPR ihiPSC)，其端粒縮短程度精確定義，進(jìn)而發(fā)育為具有相應(yīng)更短或更長(zhǎng)端粒的心肌細(xì)胞。
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