我們可能會(huì)在日常生活中發(fā)現(xiàn)，年輕人皮膚受傷后會(huì)迅速修復(fù)自愈，然而老年人的傷口愈合卻較為緩慢。同樣，老年人其他組織在受到損傷后，修復(fù)時(shí)間也更長(zhǎng)，且恢復(fù)效果往往更差。這些生活中顯而易見的現(xiàn)象都說明衰老可引起組織再生功能降低，阻礙組織有效的損傷修復(fù)。

《科學(xué)》雜志公布的全球***具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問題中，就包括“什么控制著器官再生？”以及“我們可以阻止自己衰老嗎？”理論上，“再生”是機(jī)體組織應(yīng)對(duì)損傷進(jìn)行修復(fù)及重塑的生物學(xué)過程，對(duì)維持器官功能穩(wěn)態(tài)有重要作用，這體現(xiàn)了生命自我修復(fù)與組織重建的能力。而衰老是隨時(shí)間的推移，生物體功能逐漸下降、身體結(jié)構(gòu)逐漸受損的生物學(xué)過程，這表明生命的有限性與定向性。

“再生”和“衰老”都是高度復(fù)雜的系統(tǒng)生物學(xué)過程，二者既相互對(duì)立，又緊密聯(lián)系。然而，目前研究仍然存在一些缺口，比如從系統(tǒng)水平解碼衰老伴隨的組織再生障礙，又或者解析衰老過程中再生能力變化的規(guī)律。許多關(guān)鍵科學(xué)問題都亟待解決。

中國科學(xué)院動(dòng)物研究所劉光慧研究組、曲靜研究組和中國科學(xué)院北京基因組研究所張維綺研究組合作在Cell Stem Cell雜志在線發(fā)表的研究，***在單細(xì)胞分辨率系統(tǒng)比較了不同組織中參與再生修復(fù)過程的分子動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，揭示了干細(xì)胞響應(yīng)和血管生成能力降低是年老組織再生功能障礙的關(guān)鍵因素，并鑒定出年輕器官強(qiáng)再生能力相關(guān)的巨噬細(xì)胞新亞群。

新研究有助于增加人們對(duì)增齡伴隨的再生異常及器官退行規(guī)律的認(rèn)知，為發(fā)展促進(jìn)組織再生、延緩衰老的干預(yù)策略提供了新的線索和思路。

研究中，作者利用小鼠構(gòu)建了八種組織損傷后再生修復(fù)模型，包括：肝臟部分切除損傷、骨骼肌冷凍損傷、皮膚缺損損傷、后肢缺血損傷、小腸輻照損傷、肺臟化學(xué)損傷、骨髓輻照損傷及心肌缺血損傷。

通過一系列生理功能檢測(cè)和組織學(xué)分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，在年輕的小鼠個(gè)體中，除了心肌再生能力極低之外，其他的組織均具備一定的損傷后修復(fù)能力，且這些組織的再生修復(fù)能力均隨機(jī)體衰老發(fā)生顯著下調(diào)。而組織炎癥異常、細(xì)胞死亡增加和血管新生能力降低是導(dǎo)致衰老組織再生功能障礙的重要因素。

接下來，研究人員對(duì)跨越不同器官的細(xì)胞進(jìn)行了比較分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，再生過程中年輕的免疫細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞會(huì)高水平表達(dá)促進(jìn)損傷修復(fù)和血管生成相關(guān)基因，提示它們可能是賦能年輕機(jī)體更強(qiáng)損傷修復(fù)活性的關(guān)鍵細(xì)胞類型。另一方面，年輕和年老的組織損傷后激活的干細(xì)胞亞群不同，年老特異的干細(xì)胞亞群低表達(dá)分化相關(guān)的基因，同時(shí)高表達(dá)細(xì)胞衰老基因，說明衰老組織中的干細(xì)胞處于低活性狀態(tài)。

進(jìn)而，研究人員鑒定出一群高表達(dá)Arg1的巨噬細(xì)胞（Arg1+巨噬細(xì)胞），這群細(xì)胞表現(xiàn)出組織修復(fù)相關(guān)的分子特征，并高表達(dá)與內(nèi)皮細(xì)胞增殖、生長(zhǎng)因子產(chǎn)生、傷口愈合和血管生成調(diào)節(jié)相關(guān)的基因。結(jié)合進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，研究人員發(fā)現(xiàn)這群細(xì)胞可能通過與內(nèi)皮細(xì)胞相互作用，促進(jìn)血管新生。

Arg1+巨噬細(xì)胞的數(shù)量在年輕組織的再生修復(fù)過程中受到了精密的調(diào)控，在再生修復(fù)早期顯著增加，并很快恢復(fù)至損傷前水平。而在年老組織中，這群細(xì)胞的數(shù)量在穩(wěn)態(tài)階段遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于年輕組織，但損傷修復(fù)過程中并未出現(xiàn)劇烈變化。這些提示衰老組織中的再生相關(guān)免疫細(xì)胞處于一種“脫敏”的“低彈性”狀態(tài)，可能阻礙了器官損傷后的及時(shí)組織重塑和修復(fù)。

損傷修復(fù)后的年輕小鼠肝臟（圖片來源：研究論文）

綜上所述，該研究***在系統(tǒng)水平解碼了不同組織再生過程中的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，闡明了增齡所致組織再生能力減損的細(xì)胞和分子機(jī)制，建立了再生和衰老的全新關(guān)聯(lián)，揭示了調(diào)控哺乳動(dòng)物再生的潛在細(xì)胞和分子靶標(biāo)，為研究多組織再生規(guī)律、理解增齡導(dǎo)致的再生障礙提供了寶貴的資源。

此外，該研究鑒定出一類新型Arg1+巨噬細(xì)胞亞群，可能通過促進(jìn)血管生成，參與促進(jìn)組織損傷后的重塑和修復(fù)，提示靶向特定巨噬細(xì)胞有望干預(yù)衰老相關(guān)再生障礙，為發(fā)展延緩衰老的新策略提供了思路。該研究為實(shí)現(xiàn)組織器官修復(fù)、預(yù)防和治療衰老相關(guān)疾病提供了重要的理論基礎(chǔ)。

RNA提取磁珠屬于納米生物磁珠的一種，主要作用是用于核酸提取過程中的RNA提取，粒徑分布在500nm左右，是洛陽吉恩特生物自主研發(fā)生產(chǎn)的高分子納米磁性微球，該磁珠懸浮時(shí)間長(zhǎng)，磁響應(yīng)時(shí)間迅速，對(duì)DNA甲基化過程中的提取環(huán)節(jié)提供良好的支持，可明顯縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，提高實(shí)驗(yàn)效率，并在提取結(jié)果上保持穩(wěn)定，配合核酸提取儀，更能實(shí)現(xiàn)快速的RNA提取。