深圳子科生物報道:發(fā)育基因和途徑嚴(yán)格調(diào)控著胚胎的發(fā)育。這個過程是由所謂的Hox基因強(qiáng)烈驅(qū)動的。現(xiàn)在，來自德國Leibniz老化研究所（FLI）的研究人員發(fā)現(xiàn)，這些基因當(dāng)中的一個——Hoxa9，在老年時期被重新激活。這限制了肌肉干細(xì)胞的功能，因此，限制了骨骼肌的再生能力。具有諷刺意味的是，這些研究結(jié)果表明，控制胚胎發(fā)育過程的相同基因，也會損害老年人干細(xì)胞的功能性和再生。盡管如此，這個過程可以通過抑制Hoxa9表觀遺傳學(xué)激活的化合物而得以修復(fù)；從而為衰老再生治療指出了新的靶點(diǎn)。這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在2016年11月30日的《Nature》雜志上。

妊期胚胎的發(fā)育是生命中zui復(fù)雜的一個過程?；虮粡?qiáng)烈激活，發(fā)育學(xué)途徑必須通過一種高度和準(zhǔn)確定時的方式，完成這項(xiàng)工作。所謂的Hox基因在這一過程中起著重要的調(diào)節(jié)作用。雖然在整個生命過程成年組織中的干細(xì)胞仍然是可檢測的，但是出生后，它們只有很少是活躍的。然而現(xiàn)在，來自Leibniz老化研究所的研究人員證明，在老年期，在受損傷之后，一個這樣的Hox基因——Hoxa9，在小鼠的肌肉干細(xì)胞中是被強(qiáng)烈重新激活的；從而導(dǎo)致在骨骼肌再生能力下降。有趣的是，當(dāng)這種錯誤的基因激活被化學(xué)化合物抑制時，衰老小鼠的肌肉再生得以改善，從而提出了旨在改善老年肌肉再生的新療法。

衰老干細(xì)胞中胚胎基因的激活
目前這項(xiàng)研究zui大的驚喜是，在老年人當(dāng)中，肌肉損傷后Hoxa9的激活會損害肌肉干細(xì)胞的功能——而不是提高它。本文共同通訊作者、FLI博士后Stefan Tümpel解釋說：“zui初，Hoxa9誘導(dǎo)的發(fā)育途徑負(fù)責(zé)體軸的適當(dāng)發(fā)育，例如手指的發(fā)育。”Julia von Maltzahn博士在FLI帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)致力于肌肉干細(xì)胞研究。她補(bǔ)充道：“干細(xì)胞的功能下降，可導(dǎo)致整個骨骼肌再生能力不可避免的下降。隨著年齡的增長，這可能會削弱損傷后的肌肉力量。”干細(xì)胞和組織老化的過程還沒有得以*理解。人們已經(jīng)認(rèn)識到，控制胚胎發(fā)育的信號在老化的干細(xì)胞中被激活。然而，控制這些信號的調(diào)節(jié)基因還沒有在衰老過程中進(jìn)行分析。FLI科學(xué)主任K. Lenhard Rudolph教授預(yù)期：“從進(jìn)化的角度來看，Hox基因是非常老的。它們調(diào)節(jié)幾乎整個動物界的器官發(fā)育——從果蠅到人類。我們非常驚奇地發(fā)現(xiàn)，這些基因的錯誤再激活可導(dǎo)致肌肉中的干細(xì)胞老化。這一發(fā)現(xiàn)將從根本上影響我們對于老化過程的理解。”

改變了的表觀遺傳應(yīng)激反應(yīng)
在一個胚胎中發(fā)育基因的激活，必須非常的定時，才能確保的組織形成和器官發(fā)育。這個脆弱的過程是由表觀基因組變化——即DNA的化學(xué)修飾——調(diào)節(jié)的。該研究小組與蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)的Christian Feller博士和Ruedi Aebersold教授合作，應(yīng)用一種新的方法來識別損傷后發(fā)生在肌肉干細(xì)胞中的表觀遺傳學(xué)變化，作為Hox基因在老年時被重新激活的可能原因。Simon Schwörer是FLI的博士生，也是論文的*作者。他介紹說：“讓我們吃驚的是，老的肌肉干細(xì)胞沒有在非損傷肌肉中的靜止期表現(xiàn)出表觀基因組的錯誤激活。僅僅為了響應(yīng)肌肉損傷，干細(xì)胞顯示出異常的表觀遺傳應(yīng)激反應(yīng)，這可導(dǎo)致DNA的開放，因此，導(dǎo)致發(fā)育途徑的活化。”

再生醫(yī)學(xué)
通過與耶拿大學(xué)醫(yī)院（UKJ）合作，K. Lenhard Rudolph教授計(jì)劃調(diào)查“胚胎基因的一個類似再激活，是否也會導(dǎo)致老年人的肌肉維持損失。”Nature雜志的研究證明，限制表觀基因組變化的醫(yī)學(xué)化合物，可提高老年小鼠的肌肉再生能力。到目前為止，這種方法的特異性太差，并且影響幾個細(xì)胞和組織中的基因修飾。因此，與“Jena Center for Soft Matters”（ Anja Träger博士）的一項(xiàng)合作研究，想探討“通過納米顆粒誘導(dǎo)，靶特異性地抑制肌肉干細(xì)胞中的Hox基因，是否是可行的？”如果是可行的，就足以提高肌肉的再生和維護(hù)。