四川大学与华中科技大学的研究团队揭示了延长健康寿命的遗传机制。他们在PLOS Biology上发表的论文“部分抑制III类PI3K VPS-34改善运动老化并延长健康寿命”中,详细阐述了缩小单个基因潜在基因组途径的方法,这一基因可能对延长人类健康寿命至关重要。
研究人员通过基因操作、行为分析、显微镜技术和电生理学的结合,探讨了VPS-34在运动老化中的作用。这些方法使他们能够深入理解运动衰老的分子机制,以及VPS-34抑制对运动功能、突触传递和肌肉完整性的影响。
根据作者的观点,尽管近几十年来预期寿命有所增加,但健康寿命并未相应延长。衰老的特征是多个器官和组织的衰退,尤其是运动老化,导致身体虚弱、运动独立性丧失及其他与年龄相关的问题。因此,确定延缓运动老化的治疗机制对于促进健康衰老至关重要。
秀丽隐杆线虫作为衰老研究的常用模型,之前的研究已探讨了与运动衰老相关的候选基因。尽管已有研究,但对调节运动老化的进化保守机制仍缺乏深入了解。该团队开发了高通量筛选方法,以识别运动老化的潜在调节因子。
首先,研究人员评估了蠕虫的晚年健康状况。他们将蠕虫放置在直径为1 cm的培养板圆圈内,经过1小时后,定量蠕虫移出圆圈的百分比(出圈率)。为了评估衰老过程中运动活动的下降,研究人员从成年期(第1天)到老年期(第9天)对蠕虫进行了监测,每隔一天测量一次圈外率。
通过全基因组RNA干扰(RNAi)筛选,研究人员比较了蠕虫的基因表达,编制了一份可能的基因靶标列表。经过多轮筛选,他们确定了几个候选基因,这些基因在被敲除后会持续增加运动活动。
在最受关注的研究中,他们重点分析了基因VPS-34(人类同源基因PIK3C3),发现其部分抑制显著改善了蠕虫和小鼠的神经肌肉突触传递及肌肉完整性。接受VPS-34抑制剂治疗的小鼠在跑步机测试中表现明显优于对照组。
作者认为,VPS-34是一种进化保守的运动老化调节因子,为延缓运动老化和延长健康寿命提供了潜在的治疗靶点。部分抑制VPS-34可能成为改善衰老过程中运动功能的有效治疗策略。该研究还强调了细胞类型特异性机制的重要性,因为VPS-34主要在运动神经元中调节运动衰老。
未来的研究需要进一步探讨VPS-34抑制后的功能结果,以更好地理解任何潜在治疗策略对大脑及其他器官和细胞类型的益处与风险。
例如,VPS-34已知参与多种细胞任务,包括自噬,允许细胞回收旧的或受损的部分并进行自我修复。长期抑制可能对机体健康和生存能力产生负面影响。
VPS-34在所有真核生物中都是保守的,尽管在研究中可能观察到功能改善的迹象,但仍需进一步研究以充分了解不同环境下VPS-34抑制的影响及潜在风险。
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