內(nèi)容摘要
衰老伴隨著多器官功能衰退，而造血系統(tǒng)被認(rèn)為是驅(qū)動(dòng)機(jī)體衰老的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，但老年造血干細(xì)胞（HSC）群體內(nèi)部是否存在功能差異尚不清楚。近期，霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所Zhang Yi團(tuán)隊(duì)在《Cell Research》上發(fā)表題為“Reducing functionally defective old HSCs alleviates agingrelated phenotypes in old recipient mice”文章，利用Sony SH800流式分選儀，結(jié)合年輕與老年小鼠的HSC移植、單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組等多維度功能評(píng)估，首次證明老年小鼠HSC群體內(nèi)部存在顯著異質(zhì)性。此發(fā)現(xiàn)不僅揭示HSC異質(zhì)性對(duì)系統(tǒng)衰老的決定性作用，也提出“清除缺陷HSC即可實(shí)現(xiàn)機(jī)體年輕化”的全新干預(yù)策略，為臨床抗衰老提供了可轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
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移植年輕HSC逆轉(zhuǎn)多系統(tǒng)衰老
圖1.移植年輕造血干細(xì)胞可緩解老年受鼠的衰老表型
研究者首先使用Sony SH800全自動(dòng)流式細(xì)胞分選儀精準(zhǔn)分離出年輕與老年小鼠Long-term (LT)-HSCs。連續(xù)競(jìng)爭(zhēng)性移植結(jié)果顯示，老年HSC在二次移植中的嵌合率顯著下降。進(jìn)一步將1000個(gè)年輕或老年HSC單獨(dú)移植至13月齡受鼠，5個(gè)月后年輕HSC組外周血B細(xì)胞比例升高，髓系細(xì)胞比例下降，Na?ve T細(xì)胞比例顯著增加。此外DNA甲基化時(shí)鐘顯示血液表觀遺傳年齡顯著降低，體能測(cè)試全面優(yōu)于老年HSC組。該結(jié)果首次在單細(xì)胞維度層面確證“換血”可逆轉(zhuǎn)系統(tǒng)衰老。
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Sony分選鎖定CD150為年齡異質(zhì)性標(biāo)記
圖2. CD150作為造血干細(xì)胞衰老異質(zhì)性標(biāo)志物的鑒定
對(duì)年輕及老年HSC進(jìn)行scRNA-seq分析，發(fā)現(xiàn)老年HSC可細(xì)分為q1–q3三個(gè)亞群，其中q3亞群呈現(xiàn)“年輕化”轉(zhuǎn)錄特征。通過差異表達(dá)、Gene Ontology分析及表觀遺傳時(shí)鐘的綜合篩選，研究者將候選膜蛋白縮小至7個(gè)，最終利用Sony SH800對(duì)老年HSC按CD150表達(dá)梯度進(jìn)行四個(gè)亞群精準(zhǔn)分選。結(jié)合后續(xù)轉(zhuǎn)錄組與表觀遺傳分析，一致表明CD150low HSC的表觀遺傳年齡顯著低于CD150high HSC，且其染色質(zhì)開放區(qū)域更接近年輕HSC。
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移植CD150 low年老HSC可延長(zhǎng)受鼠壽命
圖3.移植老年造血干細(xì)胞中的“年輕態(tài)”亞群可緩解老齡小鼠的衰老表型
為評(píng)估臨床可及性，研究者將2000個(gè)老年CD150low、CD150high以及全 HSC（未分選）分別移植至13月齡受鼠。結(jié)果顯示CD150low組外周血B細(xì)胞及淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)最高，na?ve T細(xì)胞比例顯著增加，血液表觀遺傳年齡最低。生存曲線進(jìn)一步顯示CD150low組中位壽命延長(zhǎng)9.4%。該結(jié)果首次證明，無需外源年輕HSC，僅利用老年體內(nèi)殘余的“年輕火種”亦可實(shí)現(xiàn)壽命延長(zhǎng)。
流式分選關(guān)鍵應(yīng)用
在這項(xiàng)研究中，從最初大量骨髓細(xì)胞中精準(zhǔn)分選LT-HSC，到后續(xù)按CD150表達(dá)梯度進(jìn)行四個(gè)亞群精細(xì)分選，再到競(jìng)爭(zhēng)性移植實(shí)驗(yàn)中反復(fù)驗(yàn)證純度與功能，Sony SH800全自動(dòng)流式細(xì)胞分選儀憑借其高靈敏度、低壓力及高效率的分選性能，為科學(xué)家提供了無偏差、高活性、可重復(fù)的HSC細(xì)胞來源。
Sony作為全自動(dòng)分選技術(shù)的開創(chuàng)者和領(lǐng)導(dǎo)者，采用創(chuàng)新的微流控技術(shù)，在智能化程度、高分選活性、杜絕交叉污染等多方面擁有獨(dú)一無二的優(yōu)勢(shì)，不僅協(xié)助研究者鎖定CD150low這群“年輕態(tài)火種”，同時(shí)確保了從分子機(jī)制到壽命延長(zhǎng)的完整證據(jù)鏈閉合。
參考文獻(xiàn)：
Wang Y, Zhang W, Zhang C, Van HQT, Seino T, Zhang Y. Reducing functionally defective old HSCs alleviates aging-related phenotypes in old recipient mice. Cell Res. 2025 Jan;35(1):45-58. doi: 10.1038/s41422-024-01057-5. Epub 2025 Jan 2. PMID: 39743633; PMCID: PMC11701126.
