Telo-seq，一种新工具，正在革新端粒的研究。它使科学家能够以以前不可能的方式研究端粒在衰老和癌症中的作用。使用Telo-seq所取得的发现将为针对端粒的与年龄相关疾病的创新治疗铺平道路。
在我们的细胞中，DNA组织成染色体并由端粒保护。随着我们衰老，这些端粒逐渐缩短，使我们的染色体变得脆弱，导致细胞死亡。这一缩短过程的细节及其影响此前未被完全理解。端粒长度如何随年龄变化，以及某些染色体是否比其他染色体更受影响的问题，直到现在仍然不清楚。索尔克研究所的科学家们创建了一个名为Telo-seq的创新工具，旨在改变端粒在衰老和疾病中的研究。这项新技术与现有方法不同，可以对整个端粒进行测序并准确测量每个个体染色体的长度，而不仅仅是所有染色体的平均长度。研究人员目前正在使用Telo-seq揭示端粒动态的新见解。这项研究于2024年6月18日在Nature Communications上发表，将对与端粒及其在人体健康和疾病中的作用相关的研究产生重大影响。这一突破可能会导致针对端粒的新疗法的研究和开发，以治疗与年龄相关的疾病。
该研究的资深作者Jan Karlseder是一名教授、首席科学官，并担任索尔克研究所老龄化研究的唐纳德和达琳·沙利研究主席，他表示，之前测量端粒长度的方法并不准确，分辨率低。这限制了对个别端粒在衰老和癌症中作用的假设进行测试的能力。然而，随着新发现，这些假设现在可以得到正确的调查。卡尔塞德和他的团队与牛津纳米孔技术公司的专家合作，将其长读长测序方法的元素与新的生物化学和生物信息学方法整合在一起。这导致了一种技术，该技术从每个端粒的末端开始，延伸到亚端粒区域。通过这样做，科学家能够确定他们正在分析的染色体，并仔细检查其端粒结构和组成。
这一新方法使研究人员能够揭示以前无法获取的端粒生物学方面。他们的观察揭示了端粒生物学特征的新见解，这些特征之前科学家并未了解。个体人体样本中每条染色体臂的端粒长度可能不同，其缩短速率也可能显著不同。这些动态在同一人的不同组织和细胞类型之间并不一致，可能会受到影响身体不同部分的压力和炎症等因素的影响。这表明存在可能影响衰老和疾病中端粒动态的特定于染色体臂的因素。
“衰老对每个人的影响不同，”卡尔塞德说。“我们非常感兴趣的是了解这些差异之间的关系。”
Telo-seq方法是研究端粒及其在衰老和疾病中作用的强大工具。它可以揭示个体和染色体之间的端粒缩短速率差异，并可能帮助减缓这一过程以促进健康衰老。此外，Telo-seq可以提高我们对与端粒相关疾病的理解，例如端粒病，这涉及到干细胞耗尽端粒长度，失去分裂成新功能细胞的能力。这可能导致诸如脱发、免疫疾病和某些癌症等情况。Telo-seq将使科学家能够研究这些疾病是否是在家庭内遗传的，还是与特定染色体相关，从而导致更有针对性的干预。确定细胞是使用端粒酶还是ALT机制来修复其受损的端粒。这使我们能更好地理解不同的维护机制如何影响端粒的长度和组成。此外，Telo-seq为科学家和临床医生提供了一种更有效的测量端粒维护的方法，这对癌症研究和治疗可能具有重要影响。“第一作者，卡尔塞德实验室的博士后研究员托比亚斯·施密特表示，确定癌症是端粒酶阳性还是ALT阳性至关重要。他解释说，ALT阳性癌症通常更具攻击性，需要与端粒酶阳性癌症不同的治疗方法。施密特表示，Telo-seq可以作为快速可靠的诊断工具，用于识别癌症类型并指导更个性化的治疗计划。
除了其直接的临床应用外，卡尔塞德和施密特相信Telo-seq将在点燃新的端粒研究时代方面产生重大影响。
卡尔塞德和施密特预计，Telo-seq将使他们能够解决与端粒及其在癌症发展中作用相关的重要问题。“我们已经能够解决关于发育、衰老、干细胞和癌症的问题，这在以前是无法回答的，”卡尔塞德说。“我们只是触及了我们可以了解的表面，我相信我们现在开始获得的知识只是一个开始。这是端粒科学一个非常激动人心的时刻。”
该研究的其他作者包括索尔克的Candy Haggblom、Jeffrey R. Jones和Fred H. Gage，来自加州大学圣地亚哥分校的Kelly A. Frazer，以及来自牛津纳米孔技术公司的Carly Tyer、Preeyesh Rughan、Xiaoguang Dai、Sissel Juul和Scott Hickey。
这项研究得到了国家老龄化研究所（P30AG068635，AG0773424）、国家癌症研究所、国家医学总院、赫尔姆斯利慈善信托、加州大学圣地亚哥分校的Shiley-Marcos阿尔茨海默病研究中心、欧洲分子生物学组织、JBP基金会、索尔克研究所保龄研究生物中心以及美国心脏协会和保罗·G·阿伦前沿集团的AHA-阿伦脑健康和认知障碍倡议奖的支持。
