研究揭示細胞衰老過程中基因表達模式及變化規律

　　細胞衰老是一種細胞生長停滯狀態，與生物體衰老密切相關。研究表明，衰老細胞的異常堆積，會通過分泌細胞衰老相關分泌表型（SASP）導致機體慢性炎癥，引發各種衰老相關疾病，如癌癥、阿爾茲海默癥等。因此，探究細胞衰老過程中調控機制，或可為生物體衰老和相關疾病提供新的干預視角。

　　細胞衰老過程是一個由多種因素驅動的動態過程。已有研究通過比較年輕和衰老細胞，發現細胞衰老相關的轉錄組特征，但這些衰老相關信號如何隨著衰老過程的推移而改變尚不清楚。鑒于此，中國科學院昆明動物研究所研究員孔慶鵬團隊以人皮膚成纖維細胞（HDF）為研究對象，收集了從年輕到復制性衰老過程中8個時間節點的HDF細胞進行轉錄組測序。時間序列表達譜分析發現，細胞衰老過程中基因的表達模式存在四個動態變化軌跡（C1、C2、C3、C4）。具體表現為，一些基因在細胞增殖過程中線性地上調（C4）或下調（C2），而一些基因則是細胞生長前期保持穩定，直至進入衰老狀態才發生表達變化（C1、C3）。進一步功能分析表明，這四種模式的基因參與了不同的生物學途徑。考慮到細胞衰老存在的細胞類型和衰老類型異質性，研究收集了其他類型復制性衰老細胞（HFF和MRC5）和電離輻射誘導的細胞衰老的時間序列數據集。分析發現，上述四種模式在不同細胞類型的復制性衰老過程中具有保守性，而在不同衰老類型中則存在較大異質性。研究發現，核糖體和氨基酸分解代謝相關功能在兩種類型的細胞衰老過程中均表現出持續減弱的趨勢；而細胞周期和堿基修復相關通路在復制性衰老中受到比電離輻射誘導衰老更嚴格的調控。該研究剖析細胞衰老的動態變化，為探索細胞衰老過程中基因表達模式及變化規律提供了新認識。

　　近日，相關研究成果以Multiple time-series expression trajectories imply dynamic functional changes during cellular senescence為題，發表在Computational and Structural Biotechnology Journal上。研究工作得到科技部、國家自然科學基金、中科院、云南省科技廳等的資助，并獲得中南大湘雅醫學院的科研人員的支持。

細胞衰老過程中動態表達譜