衰老依旧是生物学和医学研究中最具挑战的课题之一,调查和解释促进衰老的分子机制对于了解与年龄相关疾病的治疗至关重要。虽然导致衰老的分子机制在不断的完善过程中,但一种神秘的转座因子却是“浮出了水面”。
这种转座因子缺乏在宿主细胞之外复制的能力,但能够复制其DNA对宿主基因组的完整性构成潜在威胁,一般被称作“自私基因”。因为这类基因对宿主没有好处,反而会通过在宿主基因组中插入新的拷贝来扩增自己。本研究中的LINE1逆转录转座子在哺乳动物中普遍存在,比如在小鼠和人类中大约有20%的此类基因。LINE1通过在宿主基因组内复制和扩增,造成DNA断裂和插入,因此LINE1的活性与DNA损伤和诱变有关,会导致癌症和基因组不稳定,并且随着研究的新发现,确定LINE1对人体造成的伤害可能比人们想象的更严重。
在这篇题为“LINE1 Derepression in Aged Wild-Type and SIRT6-Deficient Mice Drives Inflammation”的文章中,研究人员通过对SIRT6模型小鼠的研究,发现LINE1会随着年龄的增加而变得活跃,并通过炎症引起与年龄相关的疾病,加速机体老化的进程。通过了解LINE1因子的影响机制,研究人员对细胞衰老的过程有更深入的认识,并能对抗衰老作出更好的策略。
缺乏SIRT6的小鼠会表现严重的过早衰老症状,表现为健康成长、肠道脱落、低血糖和寿命严重缩短。SIRT6可以参与LINE1启动子的表达沉默。SIRT6基因敲除小鼠中LINE1表达升高,细胞显示过多的基因组不稳定和DNA损伤。研究人员认为人类细胞在进化过程中已经进化出多种分子机制,如基因沉默,阻止LINE1这类自私基因的表达。但是随着机体的老化,这些机制的效率逐渐下降,使得LINE1基因重新激活。
因此,研究人员通过一种抑制逆转录酶的药物来减少LINE1基因的拷贝。结果发现,抑制LINE1活性,不仅可以减轻SIRT6基因敲除小鼠的细胞和生理功能障碍,还可以延长这些动物的寿命。这些结果与老年WT小鼠类似,强烈支持LINE1在正常衰老过程中的有害作用。
研究人员指出用于抑制LINE1的药物并不是特定于LINE1的,而是为治疗HIV患者的逆转录酶而开发的。在本次研究中这些药物虽然能改善小鼠的寿命,健康情况,减少炎症,但是却不能完全的延长寿命。这表明这类药物能改善细胞质中LINE1和I型干扰素反应的积累,但不靶向抑制LINE1的转录。并且这种药物本身会对健康产生不良影响,长期使用此药物的患者会由于线粒体DNA聚合酶γ被抑制,而表现出肝中毒和其他疾病,因此它并不是解决正常生理衰老的理想解决方案,开发靶向LINE1转录的药物是必需的。
LINE1基因引发的无菌炎症是一种新的衰老机制,LINE1激活并由此产生的细胞质LINE1 cDNA,造成基因组不稳定,促使与年龄相关的炎症和其他衰老病理学。因此,抑制LINE1活性可能是治疗年龄相关疾病的可行策略,开发小分子抑制剂药物可以靶向LINE1基因,有助于补充其他治疗手段或新的方式,更好的治疗神经退行、癌症、糖尿病和自身免疫性疾病。
本研究的重要结果可以通过如下免疫组化IHC切片结果直观展示。从图中我们可以看出SIRT6敲除(KO)小鼠出现肠道上皮层、炎症囊袋厚度显著减少,而在WT中没有。敲除小鼠肠绒毛缩短,固有浆细胞和淋巴细胞数量减少,中性粒细胞急性炎症分散在整个固有层中。通过抑制逆转录酶的药物治疗,可以增加肠绒毛长度,改善细胞凋亡,延长SIRT6 KO小鼠的寿命。
背景低、特异性高的IHC图片是发表高分文章的最直观影响因素。本文中的IHC图片如上,Cell Metabolism作为Cell子刊,IF=20.565(2017-2018),一直对实验图片有严格的要求。
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