Babraham研究所的科学家们已经开发出一种方法，将人类皮肤细胞“时间跳跃”30年，使细胞的衰老时间倒流，而不失去其专门功能。该研究所表观遗传学研究项目的研究人员的工作已经能够部分恢复衰老细胞的功能，并使生物年龄的分子测量方法恢复活力。这项研究于4月7日发表在《eLife》杂志上，虽然处于早期探索阶段，但它可以彻底改变再生医学。
什么是再生医学？
随着我们的年龄增长，我们的细胞功能下降，基因组积累了老化的痕迹。再生生物学的目的是修复或替换细胞，包括衰老的细胞。再生生物学中最重要的工具之一是我们创造“诱导 ”干细胞的能力。这个过程是几个步骤的结果，每个步骤都抹去了一些使细胞特化的痕迹。理论上，这些干细胞有可能成为任何细胞类型，但科学家还不能可靠地重新创造条件，使干细胞重新分化为所有细胞类型。
让时间“倒流”
这种新方法基于科学家用于制造干细胞的诺贝尔奖获奖技术，通过在整个过程中停止重新编程，克服了完全抹去细胞身份的问题。这使研究人员能够在重新编程细胞之间找到精确的平衡，使它们在生物学上更年轻，同时仍然能够恢复其专门的细胞功能。
2007年，山中伸弥（Shinya Yamanaka）成为第一位将具有特定功能的正常细胞变成干细胞的科学家，这些细胞具有发展成任何细胞类型的特殊能力。干细胞重新编程的整个过程需要大约50天，使用四个关键分子，称为“山中因子”。新方法被称为“成熟期瞬时重编程”，使细胞暴露在“山中因子”下仅13天。在这一点上，与年龄有关的变化被移除，细胞暂时失去了它们的身份。部分重编程的细胞被给予时间在正常条件下生长，以观察其特定的皮肤细胞功能是否恢复。基因组分析显示，细胞已经恢复了皮肤细胞（成纤维细胞）的特征标记，这一点通过观察重新编程的细胞中的胶原蛋白生产得到证实。
在未来，这项研究也可能开辟其他治疗的可能性；研究人员观察到，他们的方法也对其他与年龄相关的疾病和症状有关的基因产生了影响。与阿尔茨海默病有关的APBA2基因和在白内障发展中发挥作用的MAF基因，都显示出向年轻水平的转录变化。
成功的瞬时重编程背后的机制还没有被完全理解，这也是要探索的下一块难题。研究人员推测，参与塑造细胞身份的基因组的关键区域可能逃脱了重编程过程。
研究人员Diljeet Gill总结说：“我们的结果代表着我们对细胞重编程的理解向前迈出了一大步。我们已经证明，细胞可以在不失去功能的情况下进行重生，而且重生看起来可以恢复衰老细胞的一些功能。我们还看到与疾病相关的基因中的衰老指标发生逆转，这对这项工作的未来特别有希望。”
最近转而领导阿尔托斯实验室剑桥研究所、表观遗传学研究项目的组长Wolf Reik教授说：“这项工作具有非常令人兴奋的意义。最终，我们也许能够确定那些无需重新编程就能恢复活力的基因，并专门针对这些基因来减少衰老的影响。这种方法有希望获得有价值的发现，可以开辟一个惊人的治疗视野。”
年龄不仅仅是一个数字
为了证明这些细胞已经恢复了活力，研究人员寻找了衰老标志的变化。正如Wolf Reik实验室的博士后Diljeet Gill博士所解释的那样，他是作为博士生进行这项工作的。“在过去十年中，我们对衰老的理解在分子水平上取得了进展，产生了一些技术，使研究人员能够测量人类细胞中与年龄有关的生物变化。我们能够将其应用于我们的实验，以确定我们的新方法所实现的重编程的程度。”
研究人员研究了细胞年龄的多种衡量标准。第一个是表观遗传“时钟”，存在于整个基因组中的化学标签表明年龄。第二个是转录组，即细胞产生的所有基因读数。通过这两项措施，重新编程的细胞与参考数据集相比，符合年轻30岁的细胞的特征。
这项技术的潜在应用取决于细胞不仅看起来更年轻，而且功能也像年轻的细胞。成纤维细胞产生胶原蛋白，这是一种存在于骨骼、皮肤肌腱和韧带中的分子，有助于为组织提供结构并治愈伤口。与没有经过重新编程过程的对照细胞相比，恢复活力的成纤维细胞产生了更多的胶原蛋白。成纤维细胞也会移动到需要修复的区域。研究人员通过在一个培养皿中的细胞层中制造一个人工切口来测试部分恢复活力的细胞。他们发现，他们处理过的成纤维细胞比老细胞更快地移入缺口。这是一个很有希望的迹象，有一天这项研究最终可以被用来创造出能更好地愈合伤口的细胞。