在這項研究中,中國科學(xué)院動物研究所劉光慧研究員課題組、曲靜研究員課題組和中國科學(xué)院北京基因組研究所研究員張維綺課題組,利用自然衰老的非人靈長類動物(猴)模型,在發(fā)現(xiàn)衰老心臟的表型基礎(chǔ)上,運用多層次高通量測序等多項技術(shù)手段,發(fā)現(xiàn)具有表觀遺傳調(diào)控功能的去乙?;窼IRT2是調(diào)控心臟衰老的關(guān)鍵蛋白。
“高通量測序技術(shù)讓我們可以更系統(tǒng)、更高效地分析和比對衰老心臟和年輕心臟中的基因、蛋白等分子的含量差異,從而更全面地了解心臟衰老的變化,捕獲到衰老心臟中的關(guān)鍵生物學(xué)事件以及鑒定出其中關(guān)鍵的基因、蛋白等?!睆埦S綺介紹。
利用蛋白組測序技術(shù),團隊將鑒定出來的衰老心臟差異蛋白與多種心血管疾病相關(guān)基因進行聯(lián)合分析,鎖定了去乙?;窼IRT2這個唯一與不同心血管疾病均相關(guān)的衰老下調(diào)蛋白?!罢业街笮枰獙ζ涔δ苓M行驗證。最明了的手段就是驗證如果編碼去乙?;窼IRT2這個蛋白的SIRT2基因消失了,會不會讓心肌細(xì)胞變老?!闭撐墓餐谝蛔髡?、中國科學(xué)院動物研究所助理研究員葉燕霞解釋,為此,研究人員利用基因編輯的方法,對人多能干細(xì)胞進行了SIRT2基因敲除操作,再通過定向誘導(dǎo)分化技術(shù)成功獲得了SIRT2基因敲除的人心肌細(xì)胞。
“我們突破了利用干細(xì)胞獲得衰老人心肌細(xì)胞的難題?!比~燕霞說,通過一系列的衰老相關(guān)表型的研究,研究人員有力地驗證了一旦人心肌細(xì)胞中缺失了SIRT2蛋白,就會出現(xiàn)加速衰老、異常肥大等一系列狀況。
發(fā)現(xiàn)去乙?;窼IRT2確實是影響心臟衰老的關(guān)鍵蛋白后,還必須搞清楚它的作用機理。研究人員結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子網(wǎng)絡(luò)解析,用多種先進的技術(shù)方法進行了深入研究,發(fā)現(xiàn)SIRT2可以與轉(zhuǎn)錄因子STAT3結(jié)合,促使STAT3去乙?;M而抑制下游的細(xì)胞周期阻滯基因CDKN2B“工作”,延緩心肌細(xì)胞衰老。
“我們希望這一發(fā)現(xiàn)能夠幫助人類找到延緩心臟衰老的‘鑰匙’?!睆埦S綺介紹,團隊還在老年小鼠上進行了干預(yù)研究,在小鼠心肌內(nèi)多點注射編碼SIRT2蛋白的慢病毒來為老年小鼠補充SIRT2蛋白。結(jié)果研究人員發(fā)現(xiàn),老年小鼠的心臟在兩周后變得更年輕有活力了。
“研究中找到的關(guān)鍵蛋白或許可以用于心臟衰老及相關(guān)疾病的臨床診斷、早期預(yù)警以及醫(yī)療干預(yù)。”張維綺表示,未來也許可以考慮增強基因療法或特異性激動劑的研發(fā),實現(xiàn)對心臟衰老及相關(guān)心血管疾病的預(yù)防和治療。隨著mRNA技術(shù)斬獲諾獎,也可以探索更加便捷的RNA干預(yù)策略。