人干细胞“年轻化”因子的新发现

　　花有重开日，人无再少年。随着生命的流逝，生老病死是每个人必将面对的问题。2016年，《Science》将“清除衰老细胞使机体保持年轻”评选为年度十大科学突破之一，说明细胞衰老在机体衰老中的重要作用。常言道“先有老，再有病”。那么，我们该如何延缓衰老？如何实现老而不衰，老而少病？

“清除衰老细胞使机体保持年轻”被Science评选为2016年度十大科学突破之一

　　在骨髓、脂肪、牙龈、关节等多种人体组织中存在着一类成体干细胞，被称为“间充质干细胞”。间充质干细胞在组织功能和稳态维持中发挥重要功能，而间充质干细胞的衰老和耗竭则导致多种老年疾病的发生发展。

　　骨关节炎作为一种常见的衰老相关疾病，其发病率随年龄增长而逐渐增加。60岁以上老年人群中半数以上的人患有此病。随着年龄的增加，关节内包括软骨细胞、滑膜细胞和间充质干细胞等多种细胞类型均发生衰老和功能退化。其中，间充质干细胞的衰老被认为是骨关节炎发病的主要诱因之一。因此，如果能发现间充质干细胞衰老的关键靶标并加以干预，使衰老的间充质干细胞重获年轻，或许可以有效地治疗骨关节炎。据此，研究人员一直在努力探索能够使人间充质干细胞恢复“年轻态”的因子。

骨关节炎的发病率

　　YAP的另一功能—“去衰老”

　　研究人员经过系统筛选，鉴定出多个可维持人间充质干细胞年轻态的单蛋白因子。YAP是其中之一。

　　YAP是Hippo通路的下游效应因子。作为转录辅助激活因子，YAP在经一系列激酶磷酸化反应后发挥功能。之前的研究表明，YAP参与调控细胞粘附、细胞极性、细胞骨架组装等重要细胞生命活动。

　　为进一步研究YAP在人间充质干细胞衰老中的作用，研究人员利用CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术，获得YAP特异性敲除的人胚胎干细胞。随后通过定向分化技术，将人胚胎干细胞定向诱导分化为间充质干细胞。与正常的人间充质干细胞相比，YAP缺失的人间充质干细胞出现严重的加速衰老表型。并且，在YAP缺失的人间充质干细胞中过表达YAP可以有效逆转细胞的加速衰老表型。这表明YAP在维持人成体干细胞年轻态中发挥着关键作用，可能具有“去衰老”的作用。

　　YAP“去衰老”的机制

　　YAP在人间充质干细胞中扮演“年轻因子”的角色，那么它的作用机制是如何呢？因为YAP具有转录辅助激活因子的功能，所以研究人员对正常和YAP缺失的人间充质干细胞进行了转录组测序分析以及转录因子结合元件预测，并由此推断FOXD1可能是YAP的一个新型靶基因。

　　为了验证此推断，研究人员利用染色质免疫共沉淀和荧光报告系统等实验方法，证明YAP通过与另一转录因子TEAD相互作用，结合在FOXD1基因的启动子特定区域并调节FOXD1基因的转录，进而实现对细胞衰老进程的调控。

YAP-FOXD1信号通路调控细胞衰老的机制

　　此外，研究人员还发现YAP和FOXD1是一对命运共同体，在多种人间充质干细胞衰老模型中均发生一致性下调。并且，在这些衰老细胞中过表达“年轻因子”YAP和FOXD1则会延缓或逆转细胞衰老。

　　“年轻因子”助力治疗衰老相关疾病

　　在细胞水平上，YAP-FOXD1这一“年轻通路”展现了“去衰老”的功能。那么，在个体水平，这些“年轻因子”是否也有此效果呢？

　　研究人员通过切断小鼠前交叉韧带建立了骨关节炎的体内模型。随后，以慢病毒载体为基因导入媒介，将编码YAP或FOXD1蛋白的慢病毒注射到患有骨关节炎的小鼠关节腔内。研究发现数周的YAP或FOXD1基因治疗均可显著降低关节软骨中衰老细胞比例，有效抑制关节软骨退化及关节腔炎症，从多个方面改善骨关节炎的病理表型。

基于人干细胞“年轻因子”YAP和FOXD1的骨关节炎基因疗法

　　这项研究从概念上和实验上证明了YAP和FOXD1这两个“年轻因子”作为骨关节炎基因治疗靶点的有效性。

　　在未来，研究人员将继续发现新的年轻因子，为基因治疗提供更多明确靶标，最终为衰老相关疾病提供更多解决方案。

　　注：该成果仍处于研究阶段，尚未转化成相关产品或临床应用，如有类似虚假医疗广告，请勿相信。

（作者：付丽娜，刘光慧）