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

上萬個女性眼瞼細(xì)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(lán)光、三重抗皺、密集修護(hù)……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(xì)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(jìn)行了解答。

“我們對35678個眼瞼皮膚細(xì)胞進(jìn)行了單細(xì)胞測序，獲得了大約530個GB的數(shù)據(jù)。”論文通訊作者之一、中國科學(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(xì)胞測序技術(shù)獲得的基因表達(dá)數(shù)據(jù)，從上萬個細(xì)胞中找到了年輕皮膚細(xì)胞與衰老皮膚細(xì)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(yùn)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。”張維綺解釋，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。”張維綺說。

正因為如此，研究團(tuán)隊在諸多人體細(xì)胞中，選擇了人類的眼瞼細(xì)胞作為研究對象。“我們的樣本來自整形醫(yī)院的重瞼術(shù)。”張維綺說，這使得關(guān)于衰老的研究能夠在人體細(xì)胞上直接進(jìn)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(fèi)了團(tuán)隊很長時間。“通過傳統(tǒng)的染色方法，我們證明這些皮膚細(xì)胞是存在明顯年齡區(qū)別的。”張維綺說，3個年齡段的細(xì)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(xì)胞測序“摸底”衰老因子

近些年，單細(xì)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(xì)胞中發(fā)生了什么。

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

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

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

“我們發(fā)現(xiàn)，富含表皮干細(xì)胞的表皮基底細(xì)胞在個體間差異最大。”張維綺說，干細(xì)胞的狀態(tài)與年輕態(tài)密切相關(guān)，表皮基底細(xì)胞也因為具有較高的異質(zhì)性被分為6個細(xì)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(xì)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(dá)的特征已經(jīng)呈現(xiàn)衰老。”張維綺說，多種衰老皮膚細(xì)胞的基因表達(dá)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(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜。為了讓學(xué)界認(rèn)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(xì)胞的單細(xì)胞圖譜中看到某些表達(dá)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(tuán)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(tuán)隊發(fā)現(xiàn)基底細(xì)胞中的KLF6和真皮成纖維細(xì)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(xì)胞中，阻止了KLF6和HES1的表達(dá)，結(jié)果表明這些細(xì)胞的衰老被加速，而反過來激活表達(dá)卻能夠延緩細(xì)胞衰老。”張維綺說。

有了判斷細(xì)胞年輕和年老的“標(biāo)尺”，團(tuán)隊在體外培養(yǎng)了眼瞼皮膚細(xì)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(xì)胞水平上的不同實驗證明了它能夠延緩人真皮成纖維細(xì)胞的衰老。”張維綺說。記者 張佳星