加州大学圣地亚哥分校的分子生物学家和生物工程师揭示了衰老之谜背后的关键机制：他们分离了细胞在衰老过程中的两种不同途径，并设计了一种新的方式对这些过程进行基因编程以延长寿命。

这一研究成果7月17日公布在Science杂志上。

我们人类的寿命取决于单个细胞的衰老。为了了解不同的细胞是否以相同的速率和相同的原因衰老，研究人员分析了酿酒酵母中的衰老，这是研究衰老机制（包括皮肤和干细胞衰老路径）的易处理模型。

科学家们发现，具有相同遗传物质，处于相同环境中的细胞可以以截然不同的方式衰老，它们的命运会通过不同的分子和细胞轨迹展开。为此研究团队使用微流控技术，计算机建模和其他技术，进行深入分析，他们发现大约一半的细胞通过核仁稳定性的逐渐下降而衰老，核仁是合成蛋白质生产“工厂”关键成分的核DNA区域。而另一半年龄则是由于其线粒体功能失调所致，线粒体是细胞的能量产生单位。

细胞在生命的早期就走上了核仁或线粒体的两条不同衰老路径，并在衰老和死亡的整个生命过程中遵循着这种“衰老路径”。研究人员发现了指导这些衰老过程的主要电路。

“为了了解细胞是如何做出这些决定的，我们确定了每个衰老途径及其之间联系的分子过程，揭示了控制细胞衰老的分子电路，这就像是控制家用电器的电路，” 文章作者，加州大学圣地亚哥分校生物科学系分子生物学部副教授Nano Hao说。

Hao等人开发了一种新的衰老模式模型，发现他们可以操纵并最终优化衰老过程。计算机模拟帮助研究人员通过修改其分子DNA，对主分子电路进行重新编程，从而能够通过遗传方式创建一条新颖的衰老路线，该路线具有显著延长的使用寿命。

Hao说：“我们的研究提出了合理设计基因或化学疗法来重新编程人类细胞如何衰老的可能性，目的是有效地延缓人类衰老并延长人类健康。”

现在，研究人员将在更复杂的细胞和生物体中，以及最终在人体细胞中测试他们的新模型，寻找相似的衰老途径。他们还计划测试化学技术，评估治疗剂和药物“鸡尾酒”组合如何指导长寿途径。

研究的共同作者之一，分子生物学生物学教授Lorraine pillus说：“本文所介绍的许多工作得益于一支强大的跨学科团队。我们团队的一个重要优势是，我们不仅进行建模，还进行实验以确定模型是否正确。这些迭代过程对于我们正在进行的工作至关重要。”

（生物通）

原文标题：

A programmable fate decision landscape underlies single-cell aging in yeast