Nghiên cứu của các nhà khoa học tại Viện Wellcome Sanger, Viện Tế bào gốc Wellcome-MRC Cambridge và các cộng tác viên, được công bố hôm nay (1 tháng XNUMX) trên tạp chí Thiên nhiên, và đề xuất một lý thuyết mới về lão hóa.

Tất cả các tế bào của con người đều có những thay đổi di truyền trong suốt cuộc đời, được gọi là đột biến xôma. Lão hóa có thể là do sự tích tụ của nhiều loại tổn thương đối với tế bào của chúng ta theo thời gian, với một giả thuyết cho rằng sự tích tụ của các đột biến soma khiến tế bào dần dần mất đi khả năng dự trữ chức năng. Tuy nhiên, hiện tại vẫn chưa rõ làm thế nào sự tích tụ dần dần của tổn thương phân tử như vậy có thể dẫn đến sự suy giảm đột ngột về cách các cơ quan của chúng ta hoạt động sau 70 tuổi.

Để điều tra quá trình lão hóa này, nhóm từ Viện Wellcome Sanger, Cambridge Viện tế bào gốc và các cộng tác viên đã nghiên cứu quá trình sản xuất tế bào máu từ tủy xương, phân tích 10 cá thể ở độ tuổi từ trẻ sơ sinh đến người già. Họ giải trình tự toàn bộ bộ gen của 3,579 tế bào gốc máu, xác định tất cả các đột biến soma có trong mỗi tế bào. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng phương pháp này để xây dựng lại 'cây gia đình' của các tế bào gốc máu của mỗi người, lần đầu tiên cho thấy một cái nhìn khách quan về mối quan hệ giữa các tế bào máu và những mối quan hệ này thay đổi như thế nào trong suốt tuổi thọ của con người.

Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng những 'cây gia đình' này đã thay đổi đáng kể sau 70 năm tuổi. Việc sản xuất các tế bào máu ở người lớn dưới 65 tuổi là từ 20,000 đến 200,000 tế bào gốc, mỗi tế bào trong số đó đóng góp với số lượng gần như nhau. Ngược lại, việc sản xuất máu ở những người trên 70 tuổi rất không đồng đều. Một nhóm giảm thiểu các dòng tế bào gốc mở rộng - chỉ từ 10 đến 20 - đã đóng góp nhiều hơn một nửa tổng sản lượng máu ở mỗi người cao tuổi được nghiên cứu. Các tế bào gốc có hoạt tính cao này đã tăng dần về số lượng trong suốt cuộc đời của người đó, gây ra bởi một tập hợp con hiếm gặp của các đột biến soma được gọi là 'đột biến trình điều khiển'.

Những phát hiện này đã khiến nhóm nghiên cứu đề xuất một mô hình trong đó những thay đổi liên quan đến tuổi tác trong quá trình sản xuất máu đến từ các đột biến soma khiến các tế bào gốc 'ích kỷ' chiếm ưu thế trong tủy xương ở người cao tuổi. Mô hình này, với sự ra đời ổn định của các đột biến trình điều khiển gây ra sự phát triển của các dòng vô tính bị thay đổi chức năng trong nhiều thập kỷ, giải thích sự thay đổi mạnh mẽ và không thể tránh khỏi đối với sự giảm đa dạng của các quần thể tế bào máu sau tuổi 70. Các dòng vô tính nào trở nên ưu thế khác nhau ở mỗi người, và do đó, mô hình cũng giải thích sự khác biệt về nguy cơ mắc bệnh và các đặc điểm khác ở người lớn tuổi. Một nghiên cứu thứ hai, cũng được công bố hôm nay trong Thiên nhiên, khám phá các đột biến trình điều khiển riêng lẻ khác nhau ảnh hưởng như thế nào đến tốc độ phát triển tế bào theo thời gian.

Tiến sĩ Emily Mitchell, Nhà đăng ký Huyết học tại Bệnh viện Addenbrooke, Nghiên cứu sinh tại Viện Wellcome Sanger, đồng thời là trưởng nhóm nghiên cứu của nghiên cứu, cho biết: “Phát hiện của chúng tôi cho thấy sự đa dạng của tế bào gốc máu bị mất đi khi tuổi càng cao do sự lựa chọn tích cực của việc phát triển nhanh hơn vô tính với đột biến trình điều khiển. Những con nhái này 'vượt mặt' những con sinh trưởng chậm hơn. Trong nhiều trường hợp, sự gia tăng thể lực này ở cấp độ tế bào gốc có thể phải trả giá - khả năng sản xuất các tế bào máu trưởng thành chức năng của chúng bị suy giảm, do đó, hãy giải thích sự mất chức năng liên quan đến tuổi tác trong hệ thống máu. "

Tiến sĩ Elisa Laurenti, Trợ lý Giáo sư và Thành viên Hiệp hội Hoàng gia Wellcome Ngài Henry Dale tại Viện Tế bào gốc Wellcome-MRC Cambridge tại Đại học Cambridge, đồng thời là nhà nghiên cứu cấp cao về nghiên cứu này, cho biết: “Các yếu tố như viêm mãn tính, hút thuốc, nhiễm trùng và hóa trị gây ra sự phát triển sớm hơn của các dòng vô tính với các đột biến dẫn đến ung thư. Chúng tôi dự đoán rằng những yếu tố này cũng dẫn đến sự suy giảm đa dạng tế bào gốc trong máu liên quan đến quá trình lão hóa. Có thể có những yếu tố có thể làm chậm quá trình này. Giờ đây, chúng tôi có nhiệm vụ thú vị là tìm ra những đột biến mới được phát hiện này ảnh hưởng như thế nào đến chức năng máu ở người cao tuổi, vì vậy chúng tôi có thể học cách giảm thiểu nguy cơ bệnh tật và thúc đẩy quá trình lão hóa khỏe mạnh ”.

Tiến sĩ Peter Campbell, Trưởng chương trình đột biến ung thư, lão hóa và soma tại Viện Wellcome Sanger, đồng thời là nhà nghiên cứu cấp cao của nghiên cứu, cho biết: “Lần đầu tiên chúng tôi đã chỉ ra rằng các đột biến tích lũy đều đặn trong suốt cuộc đời dẫn đến thảm họa như thế nào và sự thay đổi không thể tránh khỏi trong quần thể tế bào máu sau tuổi 70. Điều cực kỳ thú vị về mô hình này là nó cũng có thể áp dụng trong các hệ thống cơ quan khác. Chúng tôi thấy những bản sao ích kỷ này với các đột biến trình điều khiển mở rộng theo tuổi ở nhiều mô khác của cơ thể - chúng tôi biết điều này có thể làm tăng nguy cơ ung thư, nhưng nó cũng có thể góp phần vào những thay đổi chức năng khác liên quan đến lão hóa. "

Nghiên cứu này được tài trợ bởi Wellcome và William B Harrison Foundation.

Nguồn câu chuyện:

Vật liệu được cung cấp bởi Viện nghiên cứu Wellcome Trust. Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa theo kiểu và độ dài.

Tham khảo nhật ký:

1. Emily Mitchell, Michael Spencer Chapman, Nicholas Williams, Kevin J. Dawson, Nicole Mende, Emily F. Calderbank, Hyunchul Jung, Thomas Mitchell, Tim HH Coorens, David H. Spencer, Heather Machado, Henry Lee-Six, Megan Davies, Daniel Hayler, Margarete A. Fabre, Krishnaa Mahbubani, Federico Abascal, Alex Cagan, George S. Vassiliou, Joanna Baxter, Inigo Martincorena, Michael R. Stratton, David G. Kent, Krishna Chatterjee, Kourosh Saeb Parsy, Anthony R. Green, Jyoti Nangalia, Elisa Laurenti và Peter J. Campbell. Động lực vô tính của quá trình tạo máu trong suốt tuổi thọ của con người. Thiên nhiên, 2022 DOI: 10.1038 / s41586-022-04786-y