什么是衰老信息理论?


表观基因组指导手册提出衰老信息理论 (ITOA) ,可从根本上逆转衰老。

《衰老信息论》(ITOA) 预测的就是这么回事儿:

  1. DNA 损伤 ->
  2. 表观遗传噪音(就是细胞里的“指令”乱套了)->
  3. 细胞失去身份(细胞不知道自己该干啥了)->
  4. 衰老 ->
  5. 虚弱和疾病
简单来说,就是 DNA 坏了,细胞乱了,人老了,身体变差了,病也来了。

信息存储和检索不仅是电信和互联网等技术的基石,也是生命的根本方面。从植物到人类,每一个复杂的生物体都依赖于 DNA 中编码的复杂信息。这种 DNA 是蛋白质生产的蓝图,对所有生物功能都至关重要。在 DNA 蓝图之外,还有一层复杂的调控层,称为表观遗传学,它控制着这些遗传信息如何表达以形成体内不同的组织和器官。

在生物学中,信息主要以两种不同的方式存储:

  1. 基因组(由核酸组成)充当基础蓝图;
  2. 表观基因组(由 DNA 和组蛋白的化学修饰组成)调节基因表达模式并赋予细胞特定的身份和功能。
信息存储和检索对所有生命都至关重要。

与存储在基因组中的遗传信息的稳定数字特性不同,表观遗传信息以数字模拟格式存储,容易受到环境信号和细胞损伤引起的改变。

在细胞层面上,我们体内的每个细胞都含有相同的 DNA,但表观遗传信息决定了哪些基因被开启和关闭,从而决定了细胞的身份和功能这些表观遗传标签可以激活或停用基因,影响蛋白质的产生和细胞功能。

衰老信息理论 (ITOA) 认为:

  • 衰老是由年轻表观遗传信息的逐渐丢失所驱动,
  • 而这种丢失可通过表观遗传重编程来逆转

表观遗传信息的备份
ITOA 的一个关键假设是细胞内存在年轻表观遗传信息的备份,这些信息可以通过恢复来改善老化组织的功能。

  • 某些遗传机制可能充当表观遗传景观的被动或主动观察者,以帮助在重编程过程中恢复更年轻的表观遗传密码

重编程要点:

  • 表观遗传重编程可以通过访问存储在细胞中的表观遗传信息记忆来恢复这些丢失的信息
  • 衰老的细胞会失去器官正常运作所需的重要表观遗传指令,从而减缓细胞和器官的功能
  • 可以恢复与年龄相关的完整表观遗传信息的丢失,以改善受损和老化组织的功能,有可能催化年龄逆转

总之
衰老信息论认为,衰老是由表观遗传信息的丢失所驱动,而表观遗传重编程可以逆转这一过程,从而恢复年轻的细胞功能,并有可能延长健康寿命

大卫·辛克莱:
DNA 标记而非 DNA 损伤是导致衰老的因素,而且是可逆的。

辛克莱的理论认为,衰老是由于表观遗传信息的丢失造成的:

  • 表观遗传信息是影响基因活动的 DNA 分子标记模式
  • 而表观遗传信息可以恢复到更完整、更年轻的状态。

DNA 标记模式在表观遗传调控中起着至关重要的作用。

  • 这些模式是通过在 DNA 或组蛋白上直接添加小化学标记而创建的,组蛋白是 DNA 缠绕在细胞核内的蛋白质。
  • 这些化学标签可以激活或停用基因,从而影响蛋白质的产生和细胞功能。
  • 这些表观遗传标签的状态是动态的,可能会受到各种因素的影响,包括环境影响、细胞损伤和衰老过程。

就像 CD 上的划痕一样,这些表观遗传变化会随着时间的推移而积累,导致基因调控的保真度降低,类似于听损坏的 CD 上的音乐时出现的播放错误。

大卫·辛克莱Sinclair 和哈佛医学院同事在《自然衰老》杂志上发表的一篇综述详细介绍了衰老信息理论 (ITOA)

该理论认为,完整、年轻的表观遗传信息的丢失是衰老过程背后的驱动力。它提出,可以通过一种称为表观遗传重编程的过程来检索和恢复这些丢失的信息。这涉及激活一组称为山中因子的基因,这些基因有可能使细胞恢复活力。如果未来研究支持这一理论,它将彻底改变我们对衰老的认识,并为新型抗衰老疗法铺平道路。


年轻的表观遗传信息:细胞身份和功能的关键
在细胞层面,我们体内的每个细胞都含有相同的 DNA,但表观遗传信息决定了哪些基因被打开或关闭,从而决定了细胞的功能和身份。例如,大脑中的神经元遵循其 DNA 中编码的神经元特定指令,由其独特的表观遗传模式引导。然而,随着年龄的增长,这种表观遗传信息的丧失会导致细胞身份的丧失,损害组织功能并促进衰老过程。

最近的研究表明,衰老细胞保留了一种年轻的表观遗传信息,可以通过表观遗传重编程重新激活。Sinclair 和他的团队通过使用山中伸弥因子基因使老年小鼠的神经元恢复活力,从而恢复视力,证明了这一点。这项技术还将患有过早衰老的小鼠的寿命延长了约40%

然而,山中因子基因的激活必须得到严格控制。长时间激活会导致细胞完全失去身份,恢复到干细胞状态。这可能导致细胞过度增殖,并可能导致癌症。因此,挑战在于在不损害细胞身份的情况下恢复年轻的表观遗传信息,提供恢复活力的好处,同时将癌症风险降至最低。

辛克莱Sinclair 的团队认为,某些遗传机制充当表观遗传景观的被动或主动观察者,可以恢复完整的表观遗传信息。

  • 被动观察者,例如称为 CpG 岛的特定 DNA 序列,可以在发育过程中被标记以确定细胞身份,并且通常在衰老过程中保持不变。
  • 相反,组蛋白标签等主动观察者会频繁发生变化,标记的整体模式可能会随着年龄的增长而改变。
  • 通过改变主动观察者,表观遗传重编程可以恢复完整的表观遗传信息。
因此,主动观察者可能有助于在重编程过程中恢复更年轻的表观遗传代码,同时从被动观察者那里收集 DNA 位置信息。

表观遗传学及其在衰老中的作用的研究代表了生物学的一个新领域。随着研究不断揭示表观遗传信息如何存储、改变和潜在恢复的奥秘,我们距离理解衰老的复杂过程和开发改善晚年健康的干预措施又近了一步。