Science丨曹俊越和周偉解密衰老全景細胞圖譜

衰老是包括癌癥和神經退行性疾病在內眾多疾病的首要風險因素。盡管近年來單細胞轉錄組學的進步為我們描繪了衰老相關的細胞動態，但這些研究大多忽略了驅動這些變化的非編碼調控機制。此外，現有的單細胞技術大多局限于少數器官，學界仍缺乏對生物體全局表觀遺傳重塑的系統性認知。

基于以上問題，2026年2月26日，美國洛克菲勒大學曹俊越和周偉課題組（第一作者為洛克菲勒大學在讀博士生盧梓育）在Science發表文章

Organism-wide cellular dynamics and epigenomic remodeling in mammalian aging

本研究對跨越三個年齡段（1個月、5個月和21個月）及雌雄兩性的32只小鼠進行了全面測序，涵蓋了除大腦外的21種主要組織。 結合已有的全腦數據，作者成功構建了一個系統性的單細胞染色質可及性圖譜。通過獲取近千萬個高質量的單細胞譜圖，研究人員精確鑒定出五百多種器官級別的主要細胞類型以及近兩千種更為精細的細胞亞型，為理解衰老如何在不同組織中重塑染色質和細胞組成提供了全面的分析框架。

首先，作者系統量化了衰老對各組織細胞群體動態的影響，并發現了顯著的細胞特異性與性別差異。 研究觀察到，約四分之一的細胞類型和三分之一的細胞亞型在衰老過程中表現出顯著的比例變化。在免疫細胞群中，研究人員捕捉到了各組織廣泛存在的擴張趨勢（如各組織中的漿細胞和巨噬細胞）；而在非免疫細胞中，衰老則導致了多種關鍵功能細胞的衰退，例如腎臟足細胞、肌肉衛星細胞、卵巢顆粒細胞和肺部氣細胞等。值得注意的是，約40%的衰老相關群體動態表現出顯著的性別依賴性。例如，女性整體上表現出更廣泛的免疫細胞擴張，而特定亞型（如腎臟近曲小管上皮細胞的特定亞群）在雌雄小鼠的衰老過程中甚至呈現出截然相反的變化軌跡。這些跨模態驗證的發現，突顯了衰老導致的組織穩態失衡及性別特異性。

其次，作者深入探討了伴隨衰老發生的細胞特異性表觀遺傳重塑機制及其上游調控網絡。通過差異可及性分析，研究揭示了數以十萬計的衰老相關染色質變化位點。分析表明，衰老不僅導致了保守的發育調控程序的減弱，還伴隨著逆轉錄轉座子（如LINE和LTR元件）的異常激活。在尋找驅動這些變化的內在調控因子時，作者發現，衰老相關上調的開放染色質中大量富集了炎癥相關的轉錄因子結合基序（如IRF和AP-1），而與干細胞維持相關的因子（如SOX家族）活性則顯著下降。此外，通過整合免疫因子數據集，研究揭示了外在驅動因素的作用：特定的細胞因子（如IL15、IL21、IL4和IFNγ）信號通路介導了免疫細胞（特別是B細胞和巨噬細胞）在衰老過程中的全局表觀遺傳重塑。

綜上所述，本文構建了全面解析哺乳動物衰老的多器官單細胞染色質圖譜，深入探討了衰老過程中罕見及常見細胞群體的動態變化、譜系特異性的表觀遺傳重塑以及顯著的性別差異。期待該圖譜能為深入理解人類衰老的分子調控邏輯提供寶貴的參考資源，并為未來開發旨在恢復組織年輕穩態、治療衰老相關疾病的靶向療法提供重要的數據支持。

https://doi.org/10.1126/science.adw6273

制版人： 十一

學術合作組織

（*排名不分先后）

戰略合作伙伴

（*排名不分先后）

轉載須知

【非原創文章】本文著作權歸文章作者所有，歡迎個人轉發分享，未經作者的允許禁止轉載，作者擁有所有法定權利，違者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

近期直播推薦

點擊主頁推薦活動

關注更多最新活動！