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Science:老年人的免疫系统为什么会衰退?

从欧洲生物信息研究所的研究人员(EMBL-EBI),剑桥大学 Wellcome Trust Sanger 研究所和剑桥研究所的英国癌症研究所 (CRUK-CI) 解释了关于为什么免疫系统会随着年龄的增长而衰退这一长期存在的争论。发表在 3 月 31 日的 Science 上的研究结果显示,老年组织中的免疫细胞与年轻人相比缺乏协调性,在基因表达上表现出更多的可变性。

解决了免疫系统衰老机制的争论

我们都见证了衰老导致机体功能逐渐下降,但究竟是什么原因导致这种下降?为什么它会以不同的比率发生在身体的不同部位?为了找到答案,科学家们需要在分子水平上,每种组织中解决所有老化的机制。这篇 Science 发表的文章研究集中在免疫组织:特别是 CD4 + T 细胞。

免疫系统就像一个交响乐团,有许多不同类型和不同亚型的细胞一起对抗感染。但随着免疫系统的老化,其对感染的反应减弱,原因尚不清楚。一个长期存在的科学家之间的辩论涉及两个可能的假设:要么由细胞性能的损失导致的功能退化,或者是细胞之间的协调性的损失。

为了解决这一争论,科学家们研究了许多不同的细胞类型,分析了“平均”基因表达谱。

单细胞测序发现细胞间失去协调性

Science 上刚发表的这篇研究采用高分辨率的单细胞测序技术,创造新的见解来了解细胞与细胞之间的衰老差异。研究人员分别在刺激和未刺激状态,测定了年轻和老年小鼠中的初始(naïve)和记忆 CD4 + T 细胞 RNA。

他们的研究结果清楚地表明,失去协调性是 T 细胞老化造成的免疫功能受损的一个重要因素。

研究人员对研究工作的介绍

研究团队的领导人 Duncan Odom 说:“可以把免疫系统想象成一个保护身体不受感染 ‘细胞军团’。我们的研究显示,这支部队在幼小的动物体内有着很好的协调性,所有的细胞都在一起工作,像方阵一样运作来阻止感染。”

Odom 接着解释这种紧密的协调使免疫系统更强,并允许它更有效地对抗感染。该团队的研究表明,随着动物年龄的增长,细胞的协调能力会下降。

Odom 说:“虽然单个细胞可能仍然很强,但它们之间缺乏协调性,使得它们的集体效能降低。”

该项目的研究意义

科学家们认为很多人对生物学意义上的衰老发生兴趣,但没有多少研究是关于衰老的分子过程的。这项研究的倡议探索了一个新的方面:细胞对疾病的反应,同时也解决有关老龄化的问题。

该项目的研究人员强调:“从单细胞基因表达分析的优点是检测细胞群如何同步它们的响应。有趣的是,老龄化强烈扭曲了这种反应,这是以前无法观察到的现象。”

跨学科的研究为更深入地探索不同类型的细胞年龄机制铺平了道路。此项研究的成功也说明了单细胞测序的潜力,对细胞的发育和活动能有更丰富的了解。

参考资料

Aging increases cell-to-cell transcriptional variability upon immune stimulation

Researchers use single-cell sequencing to understand how cells age

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