科学家们揭示了随着生物体老化，染色体结构和基因活动的显著变化，这些变化影响干细胞的表现。通过研究果蝇，他们发现这些变化导致了一种现象，称为干细胞耗竭，这妨碍了干细胞的复制能力。这项研究提供了独立耗竭信号的首次证据，并加深了我们对干细胞耗竭和分裂之间关键平衡在正常衰老过程中被扰乱的理解。
日本理研生物系统动态研究中心（BDR）的研究人员发现，在衰老过程中，染色体组织和基因表达方面的重要修改影响了干细胞的操作。他们利用果蝇进行研究，观察到这些修改导致了干细胞耗竭，阻止了干细胞的复制。这一结果于9月9日发表在《iScience》期刊上，提供了独立耗竭信号的首次证据，并加深了我们对正常衰老如何破坏干细胞耗竭和生长之间脆弱平衡的理解。
当肾脏或肠道等器官受损时，它们的常驻干细胞会增殖并转变成修复所需的成分。然而，随着生物体——包括人类——的老化，这一修复过程可能会出现故障。有时，干细胞可能会失控分裂，导致过剩，增加癌症风险。另一些时候，它们可能会耗竭，失去复制能力，从而妨碍组织修复功能。这种状态被称为干细胞耗竭。
虽然后干细胞分裂的分子机制在人体中相对较为明确，但耗竭的概念仍然模糊。此前，理研BDR的Sa Kan Yoo发现衰老导致果蝇肠道干细胞癌变。在他们的最新研究中，团队采用相同的实验方法探讨是否存在一个独立于增殖的机制导致干细胞耗竭。
他们仔细检查了果蝇肠道干细胞中的染色质结构，并识别出一段随着生物体衰老而经常关闭的染色质，这妨碍了由该DNA区域编码的特定调节因子的产生。由于基因ced-6通常由这个因子调节，他们进一步使用RNA测序探索其表达，并确认ced-6水平随着年龄增长而减少。
为了确定ced-6是否与干细胞耗竭有关，研究人员阻止了其表达。这一干预有效地停止了与衰老相关的干细胞增殖，表明这些基因的正常功能是帮助防止干细胞枯竭。
此外，他们了解到，抑制ced-6可以在任何年龄发起干细胞耗竭。通常，当肠道细胞受到损伤时，干细胞会增殖、分化，并替代受损组织。然而，经过故意损伤肠道细胞和抑制ced-6后，研究人员观察到没有干细胞增殖。这表明，阻断ced-6或类似基因（由相同调节因子控制）导致的耗竭并不局限于老年，而可能代表一种普遍的过程，帮助在增殖过度时维持平衡。
“我们的发现将推动衰老研究的新进展，”Yoo表示。“通过了解果蝇中干细胞耗竭的机制，我们获得了对更广泛衰老过程的重要洞察，这可能揭示衰老如何影响人类干细胞。下一步是调查人类干细胞在衰老过程中是否发生类似变化。”
