国际顶尖学术期刊《自然》近日在线发表了中国科学家的一项重大成果。该研究首次结合非人灵长类动物模型、人类干细胞模型及基因编辑技术,揭示了可调控灵长类动物出生前发育程序的关键分子开关。这一发现不仅为研究人类出生前发育迟缓综合征提供了重要模型,还首次揭示了灵长类和啮齿类动物在衰老调节通路上的巨大差异,为人类发育和衰老机制研究及相关疾病干预奠定了重要基础。
衰老是机体生理功能随时间逐渐退化的过程,是神经退行性疾病、动脉粥样硬化、糖尿病和恶性肿瘤等慢性疾病的最大风险因素。衰老进程由遗传和表观遗传因素共同调控,因此理解衰老的遗传和表观遗传基础是延缓衰老和防治衰老相关疾病的重要前提。
长期以来,在啮齿类动物中,一个名为SIRT6的基因被认为参与了衰老及寿命的调控,被称为经典的“长寿蛋白”,并成为延缓衰老的重要靶标。然而,几乎所有SIRT6作为“长寿蛋白”的证据均来源于小鼠等低等模式生物,其在灵长类动物中是否发挥类似功能尚不清楚。
中国科学院动物研究所和生物物理研究所的研究团队联合攻关,经过三年努力,首次实现了SIRT6在非人灵长类动物中的全身敲除,获得了世界首例特定长寿基因敲除的食蟹猴模型。基于该模型,研究人员发现,与SIRT6敲除小鼠表现出的加速衰老表型明显不同,SIRT6敲除的食蟹猴在出生数小时内即死亡。
多项分析显示,SIRT6敲除的食蟹猴未见加速衰老表型,却表现出严重的全身发育迟缓。新生SIRT6敲除猴的脑、肌肉及多种其他器官组织均表现出明显的胚胎期未成熟细胞和分子特征。此外,利用人类干细胞模型的研究表明,SIRT6缺乏也可阻滞人类神经干细胞向神经元的分化。随后,研究人员对这一过程的分子机制进行了深入研究,进一步揭示了灵长类动物发育和寿命调控的关键通路。
该研究工作由中国科学院生物物理研究所、中国科学院动物研究所、首都医科大学宣武医院、北京大学附属第一医院和中山大学等机构合作完成。中国科学院生物物理研究所刘光慧研究员、中国科学院动物研究所李伟研究员和胡宝洋研究员为论文的共同通讯作者。