隨著年齡的增長，我們的外貌會發(fā)生變化，頭發(fā)會變白，皺紋會浮現(xiàn)。我們也會更容易患病。其中一個原因是端粒變短了。端粒是染色體末端的保護帽，染色體是遺傳物質(zhì)的載體。
每次細胞分裂，端粒就會變短，直到達到臨界長度，它們所保護的基因可能會受到損害。然后細胞停止分裂，組織衰老。
因此，端粒的長度被視為一個人生理年齡的標志。端粒縮短會增加罹患老年癡呆癥、癌癥等與年齡有關(guān)的疾病以及心血管疾病的風險。
在心肌細胞中，端粒長度與心臟功能密切相關(guān)。例如，心肌細胞端粒較短的人更容易患心力衰竭。然而，目前尚不清楚端粒較短是心力衰竭的原因還是結(jié)果。
漢諾威醫(yī)學院(MHH)分子與轉(zhuǎn)化治療策略研究所分子生物學家 Christian Bär 教授領(lǐng)導的研究人員希望解決這個“先有雞還是先有蛋”的問題，現(xiàn)在他們在這方面取得了重大進展。
他們開發(fā)了一種新的分子工具，可以生產(chǎn)出具有不同、精確定義的端粒長度的干細胞，然后比較由此產(chǎn)生的心肌細胞的適應程度。該研究結(jié)果發(fā)表在《細胞與分子生命科學》雜志上。
端粒長度的控制元件
“在這項研究中，我們使用了人類誘導性多能干細胞，即所謂的被重新編程回原始狀態(tài)的體細胞，”Bär 教授解釋道。研究人員使用 CRISPR 基因剪刀編輯了這些“恢復活力”的 hiPS 細胞，這些細胞現(xiàn)在可以再次發(fā)育成任何人體組織。然而，他們并沒有從 hiPS 細胞中移除 DNA，而是插入了一個可以專門關(guān)閉特定基因讀取的控制元件。
這種分子工具可以調(diào)節(jié)端粒酶的產(chǎn)生，端粒酶是一種酶，可以在端粒末端添加新的 DNA，從而使端粒變長。這樣一來，細胞就能保持分裂能力，不會衰老。
在成人中，端粒酶通常處于關(guān)閉狀態(tài)，僅在少數(shù)微環(huán)境(例如骨髓中的造血干細胞)中活躍。借助改良的基因剪刀，研究人員能夠生成所謂的人類 CRISPR 干擾干細胞 (CRISPR ihiPSC)，其端粒縮短程度精確定義，進而發(fā)育為具有相應更短或更長端粒的心肌細胞。
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