老年人的免疫细胞比年轻人获得一组模糊的逐客令
由斯坦福大学医学院的研究人员发现可能有助于解释为什么老年人的免疫系统通常不工作这么好,为什么不同的人的免疫系统年龄不同的利率,以及为什么比遗传更重要的环境产生这些年龄差异。
结果,这可能导致对衰老和疾病加以限制的新方法,是通过技术创新:一种快速、准确的方法证明什么蛋白质单个细胞被指示生产,和独立的程度相同类型的细胞已经收到这些指令的不同版本。使用这种新方法分析成千上万的免疫细胞,研究人员发现,老年人的免疫细胞得到一组模糊的逐客令比那些更年轻的人。
细胞4月26日发表的一项研究中,科学家们集中在化学标志贴在蛋白质被称为组蛋白与DNA紧密关联的所有生物的细胞核不是细菌或密切相关的单细胞生物。
众所周知,这些所谓的表观遗传标记超过单纯的涂鸦。“他们指示渲染的DNA,居住在这些延伸的基因,或者访问或禁止大规模的移动阅读我们的基因的分子机器。最终,他们安排我们的基因编码的蛋白质的生产,“PJ伍兹说,MD,免疫学和风湿病学教授。伍兹股票研究的高级作者Purvesh Khatri,博士,助理教授生物信息学和生物医学数据的科学,和基本的生命科学研究助理亚历克斯·郭博士学位。铅作者共享的基础生命科学研究副药张,博士和博士后学者Francesco Vallania,博士学位。
表观遗传的影响
蛋白质是主力执行的大部分细胞的活动,所以一个细胞的身份和议程的类型和数量密切相关的蛋白质是活跃的。而实际上你身体的每个细胞都含有相同的基因,你的皮肤细胞,脂肪细胞和神经细胞彼此截然不同的蛋白质含量,因此,在其功能。通过指定哪些基因活性或静止,星座的表观遗传标记细胞的DNA在很大程度上指导和定义了细胞的整体行为。
此外,这些标记通量;与我们或多或少不变的基因,它们可以迅速粘贴或删除从组蛋白在细胞暴露于病原体,营养,生长因子或激素,或在细胞内部状态的变化——例如,当细胞分裂,细胞或年龄。细胞的蛋白质产量,其工作议程,响应的变化。
“除非稀有突变或染色体的技巧的一些磨损,你的DNA保持基本相同的随着年龄增长,“Khatri说。”虽然大部分我们的基因不改变随着年龄的增长,活动每个人是如何在两个方向可以改变很明显。”
特别是,许多类型的白细胞在我们的免疫系统基因激活水平随着年龄的变化。我们也知道,随着年龄的增长,我们的免疫系统通常不工作这么好,Khatri指出。
“免疫系统中起着重要的作用在各种各样的疾病,”他说。”,过于关注遗传学,我们忽略的影响人类免疫学和环境影响采取行动。”
斯坦福团队推测,体内免疫细胞变化的基因可能出现流量模式的表观遗传标记细胞的组蛋白。他们着手确定多少,对于任何给定的免疫细胞类型,这些模式之间的差异不同的人或不同的单个细胞相同类型的任何一个人的血液中。
分析单个细胞
科学家们做出这些决定,修改后的技术质量血细胞计数。这种方法允许多个单个细胞的特点同时具有专业分子条形码被附加到它罢工一个检测器,揭示不仅细胞的身份,而且其状态——例如,未成熟与成熟,或激活与静止。细胞被焚烧和他们仍然是扔在快速序列检测器。虽然细胞本身已经灰飞烟灭,他们不燃条形码探测器和被识别和分类。这样,个人身份和状态的大量的细胞可以快速确定。
在这项研究中,郭和张花了一年多的时间设计分子条形码,将允许大规模血细胞计数40指定数量的每个不同类型的表观遗传标记和30个额外的22个不同的免疫细胞,识别特性和超过一年进行实验。总之,接下来的实验生成大约217亿数据点。Vallania设计专业技术分析这个巨大丸的信息。
研究人员发现,对于许多免疫细胞类型,老人们的细胞上,平均而言,比年轻人更多的组蛋白标记。此外,老年人表现出更多的细胞间变化多少他们的组蛋白标记比年轻的人。
然后,评估环境和遗传影响组蛋白标记模式,研究人员获得血液样本同卵和异卵双胞胎。同卵双胞胎共享相同的DNA序列。他们也有共同的子宫内的环境,如果在一起长大的,相当相似的童年环境;异卵双胞胎,虽然他们的DNA是没有比这更类似典型的兄弟姐妹,分享他们的子宫内,如果一起长大,童年的环境。
Histone-marking模式老同卵双胞胎之间的差异更多的从一个另一个比年轻的双胞胎。年长的同卵双胞胎之间的差异实际上等于基因之间的差异无关的人。数据分析表明,观察histone-mark老年人之间的分歧来自nonheritable因素:食物、睡眠、运动、感染、我们的工作、我们生活在什么城市,和其他来源的生理或心理压力和救援行动在我们在我们的生活。
药物靶向酶贴上一些组蛋白标记批准一些癌症的迹象。伍兹和Khatri现在检查histone-marking其他疾病的模式是否具有升高或降低水平的特定类型的标志。他们推测,histone-mark分析可能导致药物,通过逆转histone-mark偏离健康状态,可以治疗疾病的特点是这些偏差。
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参考
单细胞染色质修饰分析揭示了增加表观遗传变化与衰老。"张,弗朗西斯科·Vallania海莉c . Warsinske Michele Donato,史蒂文•Schaffert莎拉•e . Chang迈德沃夏克,科妮莉亚l .德克马克·m·戴维斯,保罗·j·伍兹Purvesh Khatri,亚历克斯·j·郭。细胞,4月26日,2018年,DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.03.079。
