新加坡国立大学(NUS)团队研发出一种名为DECIPHER的生物材料。研究发现,心脏衰老时,细胞外基质的“生化环境”比“物理硬度”对细胞影响更大。通过模拟年轻的生化信号,衰老的心脏细胞功能得以恢复,这为心脏抗衰老治疗开辟了新途径。

来源:NUS
新加坡国立大学(NUS)作为全球顶尖研究型大学,在生物医学工程与衰老研究等领域屡获突破,近日,在新加坡国家研究基金会(NRF)及卫生部医学研究基金(MRC)的支持下,NUS团队再次在心脏衰老研究上取得重大进展。

来源:Nature Materials
他们开发的新型生物材料证实,通过重塑心脏细胞的细胞外环境,可以逆转因衰老导致的心脏功能衰退。这一发现为治疗与年龄相关的心脏疾病开辟了全新的道路,相关论文已发表在《Nature Materials》上。
以往研究衰老时,人们大多关注细胞内部的变化。
但这次,新加坡国立大学(NUS)的团队把目光投向了细胞外基质(ECM),也就是包裹着心脏细胞的蛋白质支架。
研究发现,心脏变老时,ECM不仅在物理上变硬,其化学成分也会改变,这两者共同作用,导致细胞功能出问题,引发心肌纤维化、失去弹性等衰老表现。
领导这项研究的生物医学工程系助理教授珍妮弗·杨及其团队,开发了一种叫DECIPHER的新平台。这种材料能精确模仿年轻ECM的硬度和生化信号。

来源:NUS
通过实验,衰老的心脏细胞竟然“返老还童”了——即使组织硬度没变,细胞的基因表达和功能也恢复到了年轻时的水平。
在心脏衰老的研究中,细胞外基质(ECM)的物理硬度和生化信号变化一直是并行的,使得区分两者影响变得困难。
NUS博士生孙瑞(Avery Rui Sun)作为研究第一作者,介绍了他们如何利用DECIPHER平台首次实现了对这两者的独立控制。

来源:Nature Materials
他们的研究发现了一个关键区别:
对于已经衰老的心脏细胞,生化信号的变化起着主导作用,比物理硬度的影响大得多;而年轻细胞则同时受到物理硬度和生化信号的共同调控。
实验数据清晰地展示了这一点:
衰老细胞在“年轻生化信号”的刺激下,大量衰老相关基因的活性得以恢复;而年轻细胞一旦处于“衰老生化信号”环境中,其功能便会提前衰退。
这一发现从根本上改变了我们对心脏衰老机制的理解,强调了细胞外环境的生化信号重塑可能是逆转衰老过程的关键所在。
尽管目前研究尚处基础阶段,该团队认为,这项成果为心脏健康干预带来了革命性的新思路:未来或许能通过调控细胞外基质(ECM)的生化信号,开发出无需依赖细胞移植的心脏年轻化疗法。

来源:NUS
珍妮弗·杨助理教授强调,即使在僵硬的衰老心脏组织中,恢复年轻ECM的生化信号也能促进细胞功能修复,这意味着“重置环境”而非“替换细胞”可能成为改善心脏衰老的新途径。
该技术的应用前景广阔,由于ECM在多种器官衰老及疾病(如肾脏纤维化、皮肤老化、癌症等)中作用关键,DECIPHER平台有望拓展至多组织研究,为防治年龄相关疾病提供通用策略。
这项由NUS多个院系及研究中心专家联合完成的研究,得到了NUS科研副校长的肯定,他期待加速技术向临床应用的转化。
来源:学校官网
