皮膚是機(jī)體衰老過程中最先出現(xiàn)衰老表征的組織之一。皮膚的衰老伴隨其屏障和防御功能的降低以及皮膚衰老相關(guān)疾病發(fā)病率的升高。由于皮膚的細(xì)胞組成具有高度異質(zhì)性，傳統(tǒng)技術(shù)難以精確揭示皮膚衰老過程中不同細(xì)胞類型的變化規(guī)律和分子機(jī)制。
11月25日，中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所（國(guó)家生物信息中心）張維綺研究組與中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所劉光慧研究組、曲靜研究組合作，在Developmental Cell雜志在線發(fā)表題為“A single-cell transcriptomic atlas of human skin aging”的研究論文。該研究系統(tǒng)地繪制了人皮膚衰老的高通量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄圖譜，發(fā)現(xiàn)增齡伴隨的生長(zhǎng)控制轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)下調(diào)是人類皮膚衰老的驅(qū)動(dòng)因素。
在該項(xiàng)研究中，研究人員分別獲取了年輕、中年和老年人眼瞼皮膚樣品。通過組織染色分析，發(fā)現(xiàn)了包括表皮厚度、真皮膠原密度降低等一系列增齡性變化。為進(jìn)一步明確人皮膚衰老過程中的細(xì)胞和分子水平改變，研究人員利用單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)測(cè)序技術(shù)繪制了不同年齡段多種皮膚細(xì)胞類型（包括表皮基底細(xì)胞、有棘細(xì)胞、顆粒細(xì)胞、黑色素細(xì)胞、真皮細(xì)胞等）的基因表達(dá)圖譜。分析表明，富含表皮干細(xì)胞的表皮基底細(xì)胞具有較高的異質(zhì)性并可被分為6個(gè)細(xì)胞亞群。表皮基底細(xì)胞中的KLF6和真皮成纖維細(xì)胞中的HES1兩種生長(zhǎng)控制轉(zhuǎn)錄因子的下調(diào)是引發(fā)皮膚衰老的驅(qū)動(dòng)力。在人原代表皮角化細(xì)胞和原代真皮成纖維細(xì)胞中分別敲低KLF6和HES1可加速細(xì)胞衰老，而在衰老的人原代真皮成纖維細(xì)胞中激活HES1則可延緩細(xì)胞衰老，提示HES1可能具有干預(yù)皮膚衰老的活性。最后，研究人員發(fā)現(xiàn)天然化合物槲皮素能夠延緩人真皮成纖維細(xì)胞衰老，為干預(yù)皮膚衰老提供了新策略。
該研究在國(guó)際上首次報(bào)道了人類眼部皮膚衰老的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，系統(tǒng)解析了人類皮膚中多種細(xì)胞類型的衰老規(guī)律，揭示了發(fā)育相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)下調(diào)、細(xì)胞自我更新能力降低以及慢性炎癥是皮膚衰老的主要特征，并且發(fā)現(xiàn)了延緩皮膚衰老、防治衰老相關(guān)皮膚疾病的潛在途徑。相關(guān)數(shù)據(jù)已上傳至國(guó)家生物信息中心衰老多組學(xué)數(shù)據(jù)庫Aging Atlas。
該研究由中國(guó)科學(xué)院北京基因組研究所、中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所、中國(guó)科學(xué)院干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)創(chuàng)新研究院、首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院、北京協(xié)和醫(yī)院、北京生命科學(xué)研究所等機(jī)構(gòu)合作完成。研究獲國(guó)家科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中國(guó)科學(xué)院和北京市等項(xiàng)目資助。
人皮膚衰老的單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組圖譜研究
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