Nature自然科研|抗衰老的秘诀？表观遗传调控或可期待

对抗衰老、延年益寿一直以来都是人类追求的梦想。而衰老是一个复杂的生物学过程，涉及不同器官系统的各种变化，这个过程受到多种细胞通路和分子机制的调控。那么，是基因决定一切吗？

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作为表观遗传的一种机制， DNA甲基化可以调控基因的表达，而不改变基因序列。来源：LAGUNA DESIGN / Getty
基因被誉为生命的密码，储存着生命的多种信息，会决定人的许多生命特征，包括是否会得某种疾病，可谓操控着人的生、老、病、死。但是现代分子生物学研究发现，在基因序列无变化的情况下，基因表达，也即表型，也会发生改变，并遗传给后代，这就是表观遗传学研究的内容。表观遗传的改变可能是随机事件和环境因素共同作用的结果，因此，后天的环境、生活习惯等外在条件也可以影响衰老。 2017年，南丹麦大学的Shuxia Li等人在《科学报告》（Scientific Reports）上发表的一项研究[1]即利用从老年群体中测得的大样本基因数据，为通过表观遗传调控来干预衰老提供了线索。
表观遗传的机制包括DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等，这些都可以调控基因的表达。随着基因组分析技术的发展，表观遗传调控机制的研究越来越多，而最为深入的就是DNA甲基化的相关研究。甲基化作为DNA化学修饰的一种形式，相当于给基因做了个标记，以决定基因是否在细胞中发挥作用，而其在衰老过程中的变化及调控尤为受到关注。随着年龄的增加，不同基因的甲基化会呈现增加或减少的趋势，所以特定的甲基化图谱被认为可以用来测定衰老的程度。
在南丹麦大学的这项研究中， Qihua Tan和其同事利用在大量的苏格兰老年个体中测得的全基因组DNA甲基化数据，鉴定出了67604个年龄相关的CpG位点，也就是甲基化发生的区域，发现其中的86%会随着年龄的增长发生去甲基化。之后，他们在两个独立的丹麦队列中进行了重复研究，发现了5168个与年龄显著相关的CpG ，其中大部分也是随着年龄的增长发生去甲基化。生物通路分析表明，年龄相关的DNA甲基化增加明显参与了细胞信号传导活动，而年龄依赖性的去甲基化与细胞外基质的功能尤其相关。
这项研究鉴定、验证并表征了与老年群体衰老过程相关的DNA甲基化模式——表现为全基因组低甲基化和局部的高甲基化，并暗示表观遗传修饰广泛参与了衰老过程。据此，我们可以通过表观遗传调控来干预衰老过程。比如， DNA甲基化是在DNA甲基化转移酶（DNMT）的作用下实现的，而microRNA（miRNA）可以调控细胞中DNMT的表达水平，从而影响全基因组水平的DNA甲基化模式；反之， DNA甲基化也会调节miRNA的表达活性，二者之间相互影响，维持着表观遗传调控机制系统的相对稳定。 miRNA种类繁多，能够调控大量的靶标，可以靶向多个衰老相关的信号通路。从这个意义上而言，借由miRNA间接对衰老过程进行干预是有可能实现的。
【Nature自然科研|抗衰老的秘诀？表观遗传调控或可期待】未来随着基因编辑技术的发展以及研究的不断深入，表观遗传学与衰老之间的关系将得到更加详细的阐释。在此基础上，通过表观遗传调控最终达到抗衰老的目的也许将不再是梦想。