11月5日，記者從中國科學院獲悉，該院動物研究所劉光慧研究組和曲靜研究組、北京基因組研究所（國家生物信息中心）張維綺課題組及華大生命科學研究院顧穎團隊，11月4日在《細胞》（Cell）雜志發表的論文，首次構建了高精度的泛器官衰老空間導航圖，揭示了組織結構失序和細胞身份丟失是多器官衰老的普遍特征，定位了多個器官中衰老的核心區域，并發現免疫球蛋白的積累是衰老的關鍵特征和驅動因素。這一成果為剖析衰老的機制、預警和干預奠定了新的科學基礎。

空間轉錄組圖譜揭示免疫球蛋白相關衰老表型。圖據中國科學院

據了解，生物體的精密組織結構的形成，依賴于數十億細胞在器官、系統乃至整個生物體中的協同作用。而衰老是復雜、異質、異步和非線性的過程，通常伴隨細胞功能的下降和紊亂度的增加，即熵增。隨著時間推移，衰老導致組織內細胞結構和特性發生不均衡變化，擾亂細胞內部的分子調控網絡，并影響細胞在器官內的空間分布和相互作用。

當前，科學家對衰老如何在空間層面引發組織和細胞退變的認知有限，而在復雜時空背景下揭示衰老的核心驅動力是研究面臨的挑戰。

據介紹，此次發表的研究，通過對數百萬空間位點的解析，構建了小鼠9種組織器官即海馬、脊髓、心臟、肺、肝臟、小腸、脾臟、淋巴結和睪丸的高精度衰老空間地圖，揭示了超過70種細胞類型的分布特征。研究通過開發新的空間組織結構熵分析方法，評估了衰老過程中組織器官結構混亂程度的變化，發現了跨組織器官水平的空間結構失序和細胞身份丟失是系統性衰老的共性特征。例如，衰老可導致脾臟白髓邊緣區結構受損、淋巴細胞池萎縮和肝臟細胞分區紊亂等空間結構破壞。而這些組織空間結構變異可能是器官功能衰退的重要誘因。

該研究構建了針對衰老空間位置的特異性敏感基因集，識別出關鍵的衰老敏感位點，即Senescence-sensitive Spots（SSS）。

研究發現，SSS區域附近的組織結構熵增和細胞身份丟失現象更為明顯。同時，特別是在免疫器官中，負責抗體合成的漿細胞以及具有特定結構和功能的細胞是SSS微環境的主要構成，且這些細胞的免疫球蛋白相關基因表達水平隨著與SSS距離的減小而升高。在人類和小鼠衰老過程中，IgG蛋白在多個組織器官中累積，表明IgG水平上升可作為新的衰老生物標志物。研究證實，IgG能引起人和小鼠的巨噬細胞和小膠質細胞衰老并釋放炎癥因子；而將IgG注入年輕小鼠體內，能誘導全身多組織器官衰老。進而，該研究開發了基于反義寡核苷酸的干預策略，減少了小鼠組織中的IgG含量，延緩了多器官衰老。

該研究繪制了哺乳動物多器官衰老的空間轉錄組地圖，揭示了組織結構紊亂和細胞身份丟失是衰老的關鍵特征，并定位了衰老敏感的核心區域。同時，研究提出的免疫球蛋白相關衰老表型拓展了衰老科學的研究疆域，為延緩衰老及防治相關疾病開辟了新路徑。

記者 趙雨笙