洛克菲勒大学 2026年2月26日
一张大规模的逐细胞衰老图谱显示，衰老是一个同步的、遍及全身的过程——科学家们或许终于知道该从哪里进行干预了。
随着年龄增长，罹患癌症、心脏病和痴呆症等疾病的风险急剧上升。几十年来，医学研究一直致力于逐一攻克这些疾病。然而，科学家们正逐渐提出一个更宏大的问题：与其逐一治疗疾病，能否通过延缓衰老本身来降低多种疾病的风险？要做到这一点，研究人员首先需要了解随着时间的推移，人体内部究竟发生了哪些变化，以及是什么因素启动了这些变化。
今天（2月26日）发表在《科学》杂志上的一项新研究，为我们提供了迄今为止最清晰的答案之一。洛克菲勒大学的研究人员构建了一个庞大的细胞图谱，展示了衰老如何改变21种哺乳动物组织中数千种不同的细胞亚型。通过分析小鼠三个生命阶段的近700万个细胞，研究团队确定了哪些细胞受衰老的影响最大，并揭示了导致这些细胞衰退的线索。
“我们的目标不仅是了解衰老过程中发生了哪些变化，还要了解这些变化背后的原因，”单细胞基因组学与群体动力学实验室主任曹俊岳说道。“通过绘制细胞和分子层面的变化图谱，我们可以识别出驱动衰老的因素。这为针对衰老过程本身的干预措施打开了大门。”
其中一项最出乎意料的发现是，许多与衰老相关的变化在多个器官中以协调的方式发生。研究人员还发现，近一半的此类变化在男性和女性之间存在差异。
构建全身衰老图谱
为了绘制如此大规模的衰老图谱，曹教授及其研究生卢子瑜领导的团队改进了一种名为单细胞ATAC-seq的方法。该技术能够检测单个细胞内DNA的包装方式，从而揭示基因组中哪些区域是可及且活跃的。这些可及区域为了解细胞的特性和功能提供了重要信息。
研究人员将这种方法应用于从32只小鼠的21个器官中采集的数百万个细胞，这些小鼠分别处于三个不同的年龄阶段：1个月（青年）、5个月（中年）和21个月（老年）。
“令人惊叹的是，整个图谱都是由一名研究生独立完成的，”曹教授说道。“大多数类似的大型图谱都需要数十个实验室组成的大型联盟，但我们的方法比其他方法效率更高。”
研究团队共鉴定出超过1800种不同的细胞亚型，其中包括许多此前未被描述的罕见细胞群。随后，他们追踪了这些细胞数量在小鼠从青年期到中年期再到老年期的变化情况。
衰老导致细胞群变化比预期更早
科学家们曾认为，衰老主要改变的是细胞的功能，而不是每种细胞的数量。这项研究挑战了这一假设。大约四分之一的细胞类型随着时间的推移，其数量发生了显著变化。某些肌肉细胞和肾脏细胞的数量急剧下降，而免疫细胞的数量则显著增加。
“这个系统比我们想象的要动态得多，”曹教授说。“而且，其中一些变化开始得非常早。在五个月大的时候，一些细胞群就已经开始减少。这告诉我们，衰老并非仅仅发生在生命后期；它是持续发育过程的一个阶段。”
研究团队还观察到，类似的细胞变化同时发生在不同的器官中。相同的细胞状态在不同组织中同步上升和下降。这种模式表明，全身性的信号（可能是血液循环中的某些因子）有助于协调身体不同部位的衰老过程。
另一项引人注目的发现涉及性别差异。大约40%的衰老相关变化在男性和女性之间存在显著差异。例如，女性随着年龄增长表现出更广泛的免疫激活。
“这或许可以解释女性自身免疫性疾病患病率较高的原因，”曹推测道。
基因热点与抗衰老疗法的未来
除了测量细胞数量的变化外，研究人员还分析了这些细胞内DNA可及区域随时间推移发生的变化。在检测的130万个基因组区域中，约有30万个区域显示出显著的年龄相关变化。其中约1000个变化出现在多种不同的细胞类型中，这进一步证实了共同的生物程序驱动着全身衰老的观点。许多此类共享区域与免疫功能、炎症和干细胞维持有关。
基因热点与抗衰老疗法的未来
除了测量细胞数量的变化外，研究人员还分析了这些细胞内DNA可及区域随时间推移发生的变化。在检测的130万个基因组区域中，约有30万个区域显示出显著的年龄相关变化。其中约1000个变化出现在多种不同的细胞类型中，这进一步证实了共同的生物程序驱动着全身衰老的观点。许多此类共享区域与免疫功能、炎症和干细胞维持有关。
完整的衰老图谱可在 epiage.net 上公开获取。
参考文献：“哺乳动物衰老过程中的全细胞动力学和表观基因组重塑”，作者：Ziyu Lu、Zehao Zhang、Zihan Xu、Abdulraouf Abdulraouf、Wei Zhou 和 Junyue Cao，发表于 2026 年 2 月 26 日的《科学》杂志。
DOI：10.1126/science.adw6273
Link: https://scitechdaily.com/aging-isnt-random-and-it-starts-earlier-than-you-think/
2026年3月1日, 美国康州, 顾震帝整理.