Science：与衰老和疾病相关的“端粒长度”研究获重大突破！

来源：中国生物技术网

端粒是存在于真核细胞线状染色体末端的一小段DNA-蛋白质复合体，关于其长度的问题已备受瞩目。因为它已被认为是人类衰老和疾病的重要生物标志物。然而，大多数关于端粒长度和健康之间关系的研究都只限于单一的组织类型，即血液。对于研究衰老、疾病和生活方式对端粒长度影响的研究人员来说，血细胞是否可以作为其他组织的可靠替代物呢？

北京时间9月11日，发表《Science》上的一项新研究中，来自美国芝加哥大学领导的研究团队对近1000名遗体捐赠者的25种不同人体组织的端粒长度进行了检测。结果表明，全血端粒长度可以作为其他组织中端粒长度的替代物。该研究进一步支持了已有的端粒长度与衰老和疾病之间关系的研究。

端粒是位于染色体末端的重复的非编码DNA序列，就像保护帽一样防止基因组的退化。每次细胞分裂时，染色体都必须进行复制，给每个新细胞一个新拷贝，防止染色体相互融合和不被核酸酶降解，因此在每次复制时都会丢失一部分。端粒提供了少量额外的染色体作为缓冲，以保护重要的遗传信息不会丢失。

正常衰老与端粒缩短有关，而端粒缩短与死亡率和与年龄相关疾病有关。但端粒缩短、衰老和疾病之间的关系尚未完全厘清，部分原因是科学家们还没能完全了解端粒在不同组织类型之间的变化差异。

研究第一作者、芝加哥大学公共卫生科学系博士后研究员Kathryn Demanelis说：“大多数关于人类端粒长度的研究都集中在容易采集到的组织类型上，如血液或唾液。我们想了解在全血细胞中发现的端粒长度与在其他组织中发现的是否一致。”

在这项新研究中，研究人员利用了基因型-组织表达（GTEx）项目的组织样本库，这是一项大规模的公共资源，已从近千名人类供体的不同类型的组织中收集了样本。

该研究通讯作者、芝加哥大学公共卫生科学和人类遗传学助理教授Brandon Pierce说：“GTEx项目最初是为了研究遗传变异如何调节不同组织中的基因活性，以及组织间的差异。我们将GTEx组织库视作一个机会，它可以让我们研究通常不容易获得的组织类型，得以查看端粒长度这个重要的生物标志物，并开始就端粒长度与肺癌等疾病之间的关系，以及端粒在不同组织中如何随着年龄增长而缩短等提出更深层次的问题。”

该研究合著者、助理教授Muhammad Kibriya称，他们使用了一种新型测定端粒长度的方法，成本与传统方法相当，但具有更高的分析通量和更好的精确度。Kibriya说：“通过分析超过20种组织类型的6000多个组织样本和近1000个死后人体样本，我们能在其中发现端粒长度在统计学上有显著差异。”

这使研究人员可以比较不同组织的端粒长度，如皮肤、大脑、肺、结肠和肾脏，以及血细胞中端粒的长度。

他们发现，在研究的23个组织样本中，有15个组织中的端粒长度与全血细胞中的端粒长度呈明显的正相关，从而支持使用容易收集的全血细胞端粒长度作为难以获得组织（如大脑和肾脏）中端粒长度的替代物。

Pierce说：“我们还可以通过观察所有这些组织类型来回答血细胞端粒的问题。一些模式在不同的组织中都存在，比如衰老过程中的端粒较短；非裔血统的人的端粒较长；女性的端粒较长等。”

这项研究有助于澄清过去关于个体特征与端粒长度之间关系相互矛盾的研究结果。

这些结果将帮助研究人员了解端粒长度的哪些方面是由遗传因素决定的，哪些则可能受到生活方式、环境暴露或表观遗传变化的影响。反过来，这将使科学家更容易研究和理解特定生物标志物在衰老和疾病中的作用。

Pierce说：“作为流行病学家，我们总是试图通过研究血液样本来回答问题。因此我们必须意识到这些生物标志物在不同组织类型中是如何变化的。这存在一个很大的局限。但我们知道遗传的基因组序列在每个组织中都是相同的，所以如果我们能了解特定的遗传变异是如何影响特定组织类型中的生物标志物，如端粒长度，这将使研究变得更容易。反过来，我们还可以利用生物标志物来预测遗传变异。”

研究人员表示，未来的项目将进一步探索GTEx样本库，观察不同组织类型的各种生物标志物。

Demanelis说：“这项第一项提供资源的研究，可以更深入地了解端粒在不同组织中的长度，并允许其他研究人员将他们的数据与我们的结果进行比较。下一步，我们将研究其他标志物，如DNA甲基化和不同类型组织的体细胞突变，以了解它们与端粒长度和衰老之间的关系。”