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Science:系统解析伴随衰老的细胞比例变化与表观状态的重塑

更新时间:2026-03-04   点击次数:78次

2026年2月26日发表在Science,通讯作者是洛克菲勒大学Junyue Cao和Wei Zhou,论文结合不同年龄阶段(1、5、21月龄)的小鼠21种组织/器官超1千万的单细胞染色质开放性测序(scATAC-seq)系统解析数百种细胞类型、上千亚型伴随衰老的比例及其表观状态变化。

Science:系统解析伴随衰老的细胞比例变化与表观状态的重塑

结构化摘要
引言
衰老是许多疾病的主要风险因素。这种关联强调了针对衰老过程本身的疗法在延缓或预防与年龄相关疾病方面的潜力。单细胞基因组学的显著进展使得对衰老变化的分析成为可能。然而,这些分析通常集中于转录组学,忽略了染色质景观的影响。
背景
利用转座酶可及染色质的单细胞测序(ATAC-seq),在单细胞水平分析全基因组染色质可及性,使得绘制多种哺乳动物组织中细胞类型特异性的染色质景观成为可能。通过优化组合索引的单细胞ATAC-seq(EasySci-ATAC)方法,我们研究了全机体范围内细胞群体与染色质的衰老相关变化,旨在识别衰老相关的非编码区域及其对应的细胞类型。
结果
在本研究中,我们应用EasySci-ATAC对来自三种年龄组(1个月、5个月和21个月)的鼠类21种组织类型中超过1000万个细胞核的染色质可及性进行了分析。我们共检测到130万个顺式调控元件,并识别了它们的细胞类型特异性使用情况。我们报告了536个组织水平主要细胞类型和1828个更细分亚型的衰老相关群体动态。在广泛分布的细胞类型中,我们观察到同一亚型在多个器官中的协调扩展或减少。在分子水平上,我们发现衰老伴随广泛的染色质重塑,包括单个峰位和特定转录因子基序的可及性变化,并将其与潜在靶基因的表达变化联系起来。此外,我们还发现了广泛的性别二态性,包括同一细胞类型的年龄保守性、性别特异性染色质状态,以及比例和分子水平的年龄-性别交互效应。
结论
我们的全机体单细胞染色质可及性图谱揭示了衰老如何重塑多种组织的细胞组成和调控区域。除了许多高度组织特异的变化外,我们还发现了不同器官间的协调细胞和分子动态,包括免疫重塑、功能性细胞类型的广泛减少、炎症相关状态的出现以及性别依赖的演变轨迹。通过记录这些变化,我们提供了一个用于理解衰老分子逻辑的资源,并指导旨在维持或恢复青年组织状态的治疗策略。展望未来,我们预计该图谱将成为评估抗衰老干预措施的重要参考,并进一步完善我们对染色质重塑、细胞状态转变和组织生理在哺乳动物衰老过程中的相互作用的理解。我们已创建了一个交互式网站,以便探索这些可自由获取的数据。


通过这种综合系统的解析(没有做脑组织),作者们发现:约1/4的细胞类型伴随衰老其比例明显变化,不同组织的同类细胞变化趋势有一定的协同性(潜在的系统性因素以及某些类型细胞的流动性),伴随衰老炎症、干性、转座子之类特征motifs开放性的变化模式(比如炎症、转座子上调,干性下调等),以及雌雄小鼠伴随衰老在细胞比例以及开放染色质变化趋势方面存在的广泛差异。

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Sen TraGor(GL13) 是一种用于检测衰老的创新试剂。衰老细胞在正常发育、组织稳态、衰老和广泛的年龄相关疾病中起着重要作用。到目前为止,袁老领域的一个主要问题是缺乏可靠的标记物来特异性检测这些细胞,尤其是原位细胞。SenTraGorm(GL13)是一种化的苏丹黑B基化学试剂,冒在克服这一限制。SenTraGor(GL13) 染色可以检测任何生物材料中的衰老,袁老纽胞的直接可视化可以在所有档案组织标本(福尔马林国定石蜡包理)和来自活检或细胞培养物的细胞中实现。

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产品溶解

每个小瓶含有20毫克(货号:AR8850020)国体SenTraGor~化合物。要溶解化合物,分别加入3.5-3.75ml的99%乙醇,并用封口膜要盖。理想的浓度取决于所检查的生物材料及其加工过程,可以技如下方式确定:从3.5ml体积的99%乙醇开始。如果观察到试剂的非特异性(“背景")反应,则分别将体积调整为3.75ml。在56°C的水浴中孵育120分钟,直到化合物溶解。使用前,使用13毫米过滤器和0.22um膜用注射器过滤。

产品存储

在室温下储存。避光。

溶解后在室温下储存,防止光线和保持密封。该试剂在室温下溶解后可稳定长达2个月。或者分装,确保密封,避光并在室温下储存可长达8个月。





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