干細(xì)胞端粒長度不宜過長（剛剛好，才最好）
中國微生物菌種查詢網(wǎng) / 2016-12-07 07:49:15
自從科學(xué)家將端?？s短與細(xì)胞衰老、疾病發(fā)生聯(lián)系在一起，一場旨在延長端粒長度的抗衰老、維護(hù)健康的戰(zhàn)役就此打響。但是，Salk研究所的科研團(tuán)隊(duì)卻表示，過猶不及！他們最新發(fā)現(xiàn)，只有端粒長度剛剛好（不過度縮短不過度延長）才最有利于維持干細(xì)胞自我更新能力。
之前我們認(rèn)為端粒縮短過度會(huì)對細(xì)胞造成傷害?，F(xiàn)在出乎意料的是，端粒過度延長，同樣也會(huì)損害細(xì)胞。Salk研究所分子和細(xì)胞生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室教授JanKarlseder表示：“端粒的最佳長度介于兩個(gè)極端之間?！?
端粒是在每個(gè)染色體末端的DNA重復(fù)延伸，其長度可以通過一種叫做端粒酶的酶而得以增加。我們的細(xì)胞機(jī)器，可導(dǎo)致細(xì)胞在每次復(fù)制它們的DNA和分裂時(shí)，端粒一點(diǎn)點(diǎn)的被截短。端粒隨著時(shí)間的推移而變短，染色體本身也容易受到損傷。最終細(xì)胞死亡。唯一的例外是干細(xì)胞，其利用端粒酶來重建它們的端粒，使它們保持分裂并分化為幾乎任何類型細(xì)胞的能力，稱為多能性。這些特性使得干細(xì)胞成為再生療法的有前途的工具，來對抗與年齡有關(guān)的細(xì)胞損傷和疾病。
“生命時(shí)鐘”端粒：維持干細(xì)胞自我更新
端粒是位于染色體末端的一小段DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體。作為染色體的“帽子”，它負(fù)責(zé)維持染色體的完整性、調(diào)控細(xì)胞分裂周期，素有“生命時(shí)鐘”之稱，其長度與壽命、疾病息息相關(guān)。
端粒DNA由簡單的DNA高度重復(fù)序列組成，由端粒酶催化其延長。DNA分子每次分裂復(fù)制，端粒就縮短一點(diǎn)，一旦端粒消耗殆盡，細(xì)胞將會(huì)立即激活凋亡機(jī)制走向死亡。所以端粒其長度反映細(xì)胞復(fù)制史及復(fù)制潛能。
唯一例外的是干細(xì)胞。干細(xì)胞利用端粒酶重塑端粒，從而維持自我更新、多向分化的能力。這一特質(zhì)促使干細(xì)胞成為再生醫(yī)學(xué)、細(xì)胞治療的研究熱點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于治療疾病和抗衰老研究中。
端粒長度剛剛好，才最好！
當(dāng)端粒酶活性減弱，端粒長度縮短，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。相反，當(dāng)端粒酶水平上調(diào)，端粒長度會(huì)延長。但是，這種過度延長會(huì)增加染色體的不穩(wěn)定性，同樣造成細(xì)胞損傷。
他們發(fā)現(xiàn)，端粒延長會(huì)激活XRCC3和Nbs1蛋白質(zhì)，啟動(dòng)端粒修剪機(jī)制。當(dāng)胚胎干細(xì)胞中XRCC3和Nbs1兩種蛋白的表達(dá)量下降后，會(huì)阻止端粒縮短。同時(shí)，他們以以誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPSCs）為樣本，發(fā)現(xiàn)這類細(xì)胞攜帶端粒縮短的標(biāo)志物，它可以作為評估細(xì)胞重編程成功率的指標(biāo)。
Karlseder強(qiáng)調(diào)：“人為延長端粒長度會(huì)導(dǎo)致端粒的脆弱性，從而引發(fā)癌變。這一最新成果顯然與‘延長端粒長度有助于改善機(jī)體健康、延長壽命’觀點(diǎn)相悖?！边@意味著，端粒長度由端粒延長（由端粒酶負(fù)責(zé)）和端?？s短（由一對蛋白質(zhì)XRCC3和Nbs1調(diào)控）兩種機(jī)制權(quán)衡。
接下來，該研究小組觀察了誘導(dǎo)多能干細(xì)胞（iPSCs），它們是重編程回到干細(xì)胞狀態(tài)的分化細(xì)胞（如皮膚細(xì)胞）。iPSCs——因?yàn)榭赏ㄟ^遺傳學(xué)手段與捐贈(zèng)者匹配，并且容易獲得，因此成為干細(xì)胞療法常見和重要的工具。研究人員發(fā)現(xiàn)，iPSCs含有端粒修剪的標(biāo)記，從而使它們的存在成為“一個(gè)細(xì)胞被成功地重編程”的一個(gè)有用衡量。
Rivera說：“干細(xì)胞重編程是一個(gè)重大的科學(xué)突破，但方法仍在完善中。了解端粒長度是如何被調(diào)節(jié)的，是實(shí)現(xiàn)干細(xì)胞治療和再生醫(yī)學(xué)前景的重要一步?！?