遺傳密碼，貫穿古今，記載物種間的競(jìng)爭(zhēng)與交融，整合人類(lèi)基因組的遠(yuǎn)古病毒遺傳物質(zhì)如何介導(dǎo)衰老發(fā)生，單分子FISH技術(shù)高保真透視細(xì)胞內(nèi)分子互作動(dòng)態(tài)，助力衰老發(fā)生機(jī)制研究。

2023年1月6日，中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所劉光慧、曲靜課題組和中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所張維綺課題組合作發(fā)表“Resurrection of endogenous retroviruses during aging reinforces senescence”重要研究論文，揭示內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(ERVs)的激活是細(xì)胞衰老和組織老化的標(biāo)志和驅(qū)動(dòng)力，并在抑制ERVs后細(xì)胞衰老及組織退化甚至是機(jī)體衰老可得到緩解。該突破性研究成果發(fā)表在知名雜志Cell。中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所助理研究員劉曉倩、博士研究生劉尊鵬、特別研究助理武澤明和中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所研究員任捷為文章并列第一作者。

基因組中休眠的病毒起源轉(zhuǎn)座元件如內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒(ERVs)是否或如何被喚醒并促進(jìn)老化過(guò)程，在很大程度上是未知的。在人類(lèi)衰老細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了整合的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒HERVK (HML-2)能夠被解鎖，從而轉(zhuǎn)錄病毒基因并產(chǎn)生逆轉(zhuǎn)錄病毒樣顆粒(RVLPs)。這些HERVK RVLPs構(gòu)成了在年輕細(xì)胞中誘導(dǎo)衰老表型的可傳遞信息，且這個(gè)過(guò)程可通過(guò)中和抗體來(lái)阻斷。在老年靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物和小鼠的器官以及老年人的人體組織和血清中也觀察到了ERVs的激活。抑制ERVs可以緩解細(xì)胞衰老和組織退化，在某種程度上還可以緩解機(jī)體衰老。這些發(fā)現(xiàn)表明，ERVs的復(fù)活是細(xì)胞衰老和組織衰老的標(biāo)志和驅(qū)動(dòng)力。

原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.12.017

研究人員運(yùn)用高通量鏈特異性轉(zhuǎn)錄本測(cè)序、全基因組DNA甲基化測(cè)序、高分辨率單分子RNA/DNA原位雜交、免疫電鏡和高靈敏的液滴數(shù)字PCR等多學(xué)科技術(shù)，通過(guò)建立不同衰老模型，發(fā)現(xiàn)衰老細(xì)胞中表觀遺傳去抑制（如異染色質(zhì)減少）導(dǎo)致基因組中ERVs的轉(zhuǎn)錄激活并翻譯出病毒蛋白，進(jìn)而包裝成病毒顆粒。一方面，衰老細(xì)胞中ERVs的反轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物通過(guò)激活cGAS-STING天然免疫通路誘發(fā)細(xì)胞衰老和炎癥；另一方面，衰老細(xì)胞釋放的ERVs病毒顆?？赏ㄟ^(guò)旁分泌或體液介導(dǎo)的方式在器官、組織、細(xì)胞間有效傳遞并放大衰老信號(hào)，最終使得年輕細(xì)胞因受“感染”而老化。

圖1 利用單分子FISH在衰老的hMPCs中檢測(cè)逆轉(zhuǎn)錄元件定位情況

鯤羽生物（Spatial FISH）在本研究中，提供了專(zhuān)業(yè)高精度的單分子RNA-FISH (smRNA-FISH)檢測(cè)探針，用不同的熒光探針實(shí)現(xiàn)了LTR5_Hs、env和pol的定性定位解析，證明了LTR5_Hs (HERVK的轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)域)、env和pol的mRNA分子存在于衰老的hMPCs中。論文多處使用鯤羽生物原位雜交探針從DNA和RNA層面上進(jìn)行檢測(cè)，在細(xì)胞內(nèi)分子調(diào)控機(jī)制研究中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。

本研究為理解衰老機(jī)制提供新的見(jiàn)解，豐富了程序化衰老理論。為理解衰老的“傳染性”機(jī)制奠定了基礎(chǔ)，為建立評(píng)估衰老的科學(xué)方法和開(kāi)發(fā)緩解衰老的臨床策略開(kāi)辟了新途徑。

鯤羽生物研發(fā)團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于高靈敏度、單細(xì)胞精度、多基因原位雜交技術(shù)、原位測(cè)序空間組學(xué)技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用，擁有20余年基因原位雜交和10年空間組學(xué)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，可為您的研究提供國(guó)際一流品質(zhì)的定制化原位雜交試劑盒和超高分辨率空間組學(xué)服務(wù)，完整再現(xiàn)基因的空間轉(zhuǎn)錄圖譜與細(xì)胞空間構(gòu)筑！

公司秉承助力科學(xué)探索，普惠百姓健康，崇尚科技創(chuàng)新，立足產(chǎn)業(yè)興國(guó)的愿景，為科研和臨床提供更好的產(chǎn)品與服務(wù)，推動(dòng)民族生物原始創(chuàng)新技術(shù)走向世界、服務(wù)全球！