你的年輕態(tài)由誰決定？我科學(xué)家用單細胞測序技術(shù)鎖定關(guān)鍵因子——

上萬個女性眼瞼細胞“吐露”衰老的秘密

神仙水、膨膨水、極光水……減齡神器的新概念一輪又一輪；抗藍光、三重抗皺、密集修護……這些功能里哪個最給力？

無論輕熟女還是“白骨精”，弄潮女性最關(guān)心的問題卻總是同一個——究竟是什么決定了年輕態(tài)？

11月25日，我國科學(xué)家在《發(fā)育細胞》雜志上發(fā)表研究論文稱，他們用目前精度最高的生物技術(shù)對這個關(guān)鍵的問題進行了解答。

“我們對35678個眼瞼皮膚細胞進行了單細胞測序，獲得了大約530個GB的數(shù)據(jù)?！闭撐耐ㄓ嵶髡咧弧⒅袊茖W(xué)院北京基因組研究所研究員張維綺告訴科技日報記者，他們與中國科學(xué)院動物研究所劉光慧研究組、曲靜研究組合作，通過分析單細胞測序技術(shù)獲得的基因表達數(shù)據(jù)，從上萬個細胞中找到了年輕皮膚細胞與衰老皮膚細胞在分子水平上的區(qū)別，鎖定了決定年輕與否的關(guān)鍵因子。

眼瞼皮膚蘊含你的年齡秘密

“在全身的皮膚中，臉部皮膚的衰老非常明顯?！睆埦S綺解釋，而在衰老的過程中，眼瞼又最為明顯。眼瞼皮膚的衰老是全身衰老的“先鋒隊”和“縮影”。

“有研究表明，AI人臉識別的模型中就包括了眼部皮膚的識別模型，這種模型通過人臉識別的方法，能夠較為精確地預(yù)測人的年齡?！睆埦S綺說。

正因為如此，研究團隊在諸多人體細胞中，選擇了人類的眼瞼細胞作為研究對象?！拔覀兊臉颖緛碜哉吾t(yī)院的重瞼術(shù)?！睆埦S綺說，這使得關(guān)于衰老的研究能夠在人體細胞上直接進行，而此前的大部分研究是基于實驗動物，難以準(zhǔn)確揭示人體內(nèi)衰老的規(guī)律。

獲得年輕、中年和年老3個代表時期的人眼瞼皮膚樣品花費了團隊很長時間?！巴ㄟ^傳統(tǒng)的染色方法，我們證明這些皮膚細胞是存在明顯年齡區(qū)別的?！睆埦S綺說，3個年齡段的細胞在表皮厚度、真皮膠原密度等方面都有一系列增齡變化。

單細胞測序“摸底”衰老因子

近些年，單細胞測序技術(shù)的精度日益提高，人們能夠通過該技術(shù)了解一個小細胞中發(fā)生了什么。

把這些細胞集合到一起之后就匯成了一個涵蓋細胞所有基因表達情況的圖譜。圖譜由每個細胞的信息大數(shù)據(jù)組成，任何一個細胞的“異動”都能夠被感知。

單細胞技術(shù)可以“摸底”人皮膚衰老過程中細胞和分子水平的改變，研究人員進而繪制出了不同年齡段的多種皮膚細胞類型的基因表達圖譜。

“包括表皮基底細胞、有棘細胞、顆粒細胞、黑色素細胞、真皮細胞等在內(nèi)的各種皮膚細胞都有自己的‘畫像’?！睆埦S綺說，就像人臉識別用的是人臉信息大數(shù)據(jù)，細胞“畫像”用的是它的分子表達。

“我們發(fā)現(xiàn)，富含表皮干細胞的表皮基底細胞在個體間差異最大?！睆埦S綺說，干細胞的狀態(tài)與年輕態(tài)密切相關(guān)，表皮基底細胞也因為具有較高的異質(zhì)性被分為6個細胞亞群。

數(shù)據(jù)分析顯示：中年組（40歲以上）與老年組（70歲左右）受試者的皮膚有更為相似的轉(zhuǎn)錄組特征，年輕組（20歲左右）受試者的皮膚細胞特性明顯不同。

“這表明，眼部皮膚在中年時期已經(jīng)衰老化。盡管肉眼看不出來，但是基因表達的特征已經(jīng)呈現(xiàn)衰老?！睆埦S綺說，多種衰老皮膚細胞的基因表達呈現(xiàn)出DNA修復(fù)能力降低、生物大分子損傷的增加等。

找到最關(guān)鍵的“減齡”路徑

這是在國際上首次報道人類眼部皮膚衰老的單細胞轉(zhuǎn)錄組圖譜。為了讓學(xué)界認可其中“劃重點”的衰老癥狀，科學(xué)研究還需要完整的閉環(huán)驗證。

“我們在實驗用細胞的單細胞圖譜中看到某些表達下調(diào)了，那么這種情況有沒有發(fā)生在其他的人身上呢？”張維綺說，為此團隊又通過顯色的方法證明，隨著衰老的加劇，同樣的變化也發(fā)生在其他13人的眼瞼樣本中。

經(jīng)過生物信息數(shù)據(jù)的挖掘和反向驗證，研究團隊發(fā)現(xiàn)基底細胞中的KLF6和真皮成纖維細胞中的HES1這兩種生長因子的下調(diào)能引發(fā)皮膚衰老。

“我們又分別在所培養(yǎng)的細胞中，阻止了KLF6和HES1的表達，結(jié)果表明這些細胞的衰老被加速，而反過來激活表達卻能夠延緩細胞衰老。”張維綺說。

有了判斷細胞年輕和年老的“標(biāo)尺”，團隊在體外培養(yǎng)了眼瞼皮膚細胞，并從生物活性小分子庫中選用了一些物質(zhì)，研究它們是否能夠延緩衰老。

“我們嘗試了維生素C、二甲雙胍、槲皮素等不同的小分子，最終天然化合物槲皮素表現(xiàn)得最為穩(wěn)定和高效，細胞水平上的不同實驗證明了它能夠延緩人真皮成纖維細胞的衰老?！睆埦S綺說。記者 張佳星