两项最新研究：为了逆转干细胞的衰老，NANOG基因“重新连接”了代谢网络

由纽约州立大学布法罗分校领导的两项新研究建立在科学界对NANOG的理解之上，NANOG以爱尔兰民间传说中神秘的青春之地命名，这可能有助于开发模仿该基因的抗衰老药物。

　　

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求阻止细胞和组织功能衰退的方法，并恢复它们的再生能力。

纽约州立大学布法罗分校的化学工程师Stelios Andreadis表示，胚胎基因NANOG可以重新编程衰老(老化)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，Andreadis实验室的两项新研究正在帮助回答这个问题。其中一项发表于《细胞报告》(Cell Reports)，探讨了NANOG在恢复衰老干细胞的线粒体功能方面的作用。另一项发表于2月16日的《自然通讯》(Nature Communications)，揭示了它如何逆转骨骼肌的衰老。

这些工作建立在科学界对NANOG的理解基础上，NANOG以爱尔兰民间传说中的青春神话之地命名，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。这使我们更接近于开发更好的治疗方法，帮助全世界与年龄相关疾病作斗争的人减轻痛苦，”纽约州立大学工程与应用科学学院化学与生物工程系特聘教授Andreadis博士说。

在《细胞报告》中，研究小组重点研究了衰老的间充质干细胞。这些衰老的细胞分裂和生长的能力大大减弱。

在这些细胞中，研究小组发现糖酵解和线粒体呼吸受到损害。这种情况导致细胞在努力寻找新能源的过程中，重新调整新陈代谢，分解一种叫做谷氨酰胺的氨基酸。这一行为导致了细胞内尿素的积累，进一步阻碍了线粒体向细胞提供能量的能力，从而导致了更多的衰老。

为了对抗这种代谢重组，研究小组抑制了一种叫做Glutaminase 1的酶，这种酶可以阻止细胞分解谷氨酰胺。

该研究的主要作者、Andreadis实验室的博士候选人Debanik Choudhury说:“在动物模型中，这部分恢复了线粒体功能，减少了细胞衰老的特征。”

研究小组在哈钦森-吉尔福德早衰症患者的细胞中观察到了类似的结果。哈钦森-吉尔福德早衰症是一种罕见的进行性遗传疾病，会导致儿童迅速衰老。

在《自然通讯》杂志上，研究人员调查了在衰老和恢复活力的成肌细胞中发生的与年龄相关的代谢变化，成肌细胞是组成肌肉组织的细胞。

这些实验使用了体外和体内衰老模型，揭示了成肌细胞遭受糖酵解和胰岛素抵抗的损伤。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、鱼和奶制品中。

这一过程产生了大量的ammonium，可能会加剧细胞老化。

为了解决这个问题，研究小组促进了NANOG的表达，这个过程是将基因中编码的信息转化为功能的过程。反过来，这抑制了蛋氨酸腺苷转移酶2A(methionine adenosyltransferase 2A，蛋氨酸途径中的第一种酶)的产生，导致ammonium减少，恢复胰岛素敏感性，增加葡萄糖摄取，并增强损伤后的肌肉再生。

此外，研究人员发现，阻断蛋氨酸腺苷转移酶2A激活了Akt2的信号，这是一种与胰岛素信号有关的酶。它还可以修复丙酮酸激酶，恢复糖酵解，并促进再生，所有这些都导致过早衰老小鼠模型的肌肉力量显著增强。

Nika Rajabian博士说:“我们的研究表明，抑制蛋氨酸代谢可能会恢复与年龄相关的损伤，显著增加肌肉力量和愈合能力。”

Andreadis说:“因为这些研究涉及到代谢途径，这可能会导致小分子的开发，换句话说，就是药物——模仿NANOG来恢复代谢和逆转衰老的细胞特征，如炎症和DNA损伤。”

原文标题：

Methionine adenosyltransferase2A inhibition restores metabolism to improve regenerative capacity and strength of aged skeletal muscle

Inhibition of glutaminolysis restores mitochondrial function in senescent stem cells