《Nature》老化新理論:血液幹細胞全基因體定序 揭70歲後造血功能劇變原因  

日期2022-06-05
(圖片來源:網路)

近(1)日,英國惠康信託基金會桑格研究所(Wellcome Sanger Institute)及惠康醫學研究聯盟劍橋幹細胞研究所(Wellcome-MRC Cambridge Stem Cell Institute)的研究團隊,透過血液幹細胞的全基因定序,發現隨著年紀增長在血液幹細胞中累積的體細胞突變(somatic mutation),最終會在70歲後時對造血功能造成劇烈的變化,且這套模組也適用在其他與老化相關的器官衰竭上。這項研究發表在《Nature》。
 
科學家認為,老化(ageing)可能是細胞隨著年紀增長累積各種基因突變、產生各種損傷,進而導致細胞失去功能的結果,然而突變與損傷的累積,如何轉化成高齡族群在70歲後器官功能突然惡化的現象,至今仍然不明瞭。
 
因此,研究團隊將目光放在骨髓的造血功能上。他們利用全基因體定序,分析了來自10位從新生兒到老人的個體中,取出的3,579個血液幹細胞,並找出每個細胞之中所有的體細胞突變,再利用分析結果,重建出每個人血液幹細胞的「族譜」(family tree)。
 
研究團隊發現,這些「族譜」會在70歲之後發生劇烈改變。在未滿65歲的成人體內,有2萬到20萬個血液幹細胞負責製造血球,且每個細胞都會製造相近的數量。
 
但是在70歲以上的成人,負責造血的幹細胞卻會大幅減少,甚至少到10到20個,而這些細胞卻負責了多達一半的血球。研究團隊認為,這些高活性幹細胞的數量,會隨著老化的過程逐漸增加。
 
而這種現象發生可能的原因,是一組罕見的體細胞突變,所引起的「驅動突變」(driver mutations),使得某些幹細胞變得「自私」(selfish),進而主宰了老年人骨髓的造血功能,最終造成70歲以後造血功能的劇烈改變。
 
研究團隊表示,這項研究顯示了帶有驅動突變的血液幹細胞快速擴張,在正向選汰(positive selection)的作用下,最終在老年期喪失血液幹細胞的多樣性。此外,這些細胞雖然擴張快速,但製造出的血球細胞容易受損、影響了造血的品質,或許解釋了老年人造血功能衰退的原因。
 
此研究資深作者、惠康信託基金會桑格研究所癌症老化與體細胞突變計畫負責人Peter Campbell表示,這項研究首次展現了在一生中逐漸累積的突變,如何在70歲後導致了災難性且不可逆的血液細胞族群變化。他們也認為,這種衰老理論可能在其他器官系統中也能適用。
 
研究團隊表示,這些帶有驅動突變的自私細胞群,在其他身體組織中也會隨著年齡增長,貢獻了其他與老化相關的功能改變,也增加了癌症的風險。不過,這項研究也為降低疾病風險、推進健康老化的目標,帶來了新的方向。
 
參考資料:
https://www.sanger.ac.uk/news_item/cellular-secrets-of-ageing-unlocked-by-researchers/
 
(編譯 / 吳培安)