研究人员表明,GDF11改善老年人大脑和肌肉的功能

日期:2018-05-20 浏览:36

在两项新研究中,来自哈佛干细胞研究所的研究人员证明,注射GDF11可改善老年小鼠大脑嗅觉区域的运动能力和功能。 /

哈佛干细胞研究所(HSCI)的研究人员已经表明,他们以前展示的一种蛋白质可以使衰老小鼠的衰竭心脏看起来更像年轻健康小鼠,同样可以改善衰老小鼠的大脑和骨骼肌功能。

哈佛大学干细胞与再生生物学系(HSCRB)的Amy Wagers,PhD和Lee Rubin博士教授在本周五发表的论文Science上发表了两篇独立论文,论文将于本周五发表。在人和小鼠中发现的被称为GDF11的蛋白质的注射改善了相当于约70岁人的年龄的小鼠的运动能力,并且还改善了小鼠嗅觉区的功能老年小鼠的大脑 - 它们可以像年轻小鼠一样检测气味。

Rubin和Wagers在Joslin糖尿病中心也有一个实验室,他们都表示,在预防意外发展的时候,他们预计GDF11将在三到五年内进行人体临床试验。

博士后Lida Katsimpardi博士是鲁宾集团论文的主要作者,博士后Manisha Sinha博士和Young Jang博士是Wagers集团论文的主要作者。

这两项研究都以两种方式检测了GDF11的作用。首先,通过使用所谓的联体(parabiotic)系统,其中两只小鼠手术接合并且较年轻的小鼠的血液循环通过较老的小鼠。其次,通过向今年发表的两篇论文的作者之一Brigham and Women's Hospital的Wagers和Richard Lee医师的早期研究中注射GDF11,证明其足以逆转在心中衰老。

“HSCRB联合主席兼HSCI联席主席Doug Melton博士对这两篇论文做出了回应,他说他不能”回想起来源于干细胞科学和聪明实验的更令人兴奋的发现。这应该给我们所有希望创造一个更健康的未来。我们都想知道为什么年轻时我们更强壮,精神更敏捷,而这两篇异常激动人心的论文实际上指出了一个可能的答案:我们年轻时蛋白质水平较高。似乎没有什么问题,至少在动物中,GDF11具有惊人的恢复衰老肌肉和大脑功能的能力,“他说。

哈佛大学Xander大学教授梅尔顿继续说道,Wagers与干细胞生物学家Wagers之间正在进行合作,他重点关注肌肉,Rubin主要致力于神经退行性疾病,并使用患者生成的干细胞作为药物发现的靶点,Lee ,一位执业的心脏病专家和研究人员“,是哈佛干细胞研究所作为真正协作努力和发现的引擎的力量的完美典范,它将不同生物领域的人们与大型独特的想法和专业知识结合在一起。”

正如梅尔顿所指出的,GDF11在年轻小鼠中的自然发现比年老小鼠高得多,并且在老年小鼠中提高其水平提高了迄今研究的每个器官系统的功能。

斯坦福大学的Thomas Rando博士,加州大学伯克利分校的Irina Conboy博士和Irving Weissman博士在14年前开始在斯坦福大学做博士后,开始使用这种联体系统。 ,斯坦福大学医学博士观察到老年小鼠中循环的年轻小鼠的血液似乎对损伤后肌肉修复具有一些恢复活力的作用。

去年,她和理查德李发表了一篇论文,他们报道说,当暴露于年轻老鼠的血液时,老年老鼠的心脏变大,变弱,恢复到更年轻的大小,并且他们的功能得到改善。然后与一家科罗拉多公司合作,这对夫妇报告说,GDF11是血液中显着负责复兴效果的因素。这一发现带来了希望,GDF11可能以某种形式证明舒张性心力衰竭是一种可能的治疗方法,舒张性心力衰竭是一种现在已经不可逆转和致命的老年人的致命疾病。

“从以前的工作可以看出,GD11似乎是特定心脏的,”Wagers说,“但这表明它在多种器官和细胞类型中有活性。先前对骨骼肌和副生物效应的研究着重于再生生物学。 Wagers解释说,肌肉受到损伤并检测其恢复情况。

她继续说道:“另外一点是,虽然之前对年轻血液因子的研究显示我们实现了肌肉干细胞功能的恢复,并且他们更好地修复了肌肉,但在这项研究中,我们也看到了修复与衰老相关的DNA损伤,我们将其与功能恢复联系起来,并且我们看到了非操作肌肉的改善。基于其他研究,我们认为肌肉干细胞中DNA损伤的积累可能反映了细胞无法正确分化以制造成熟的肌肉细胞,这是进行充分的肌肉修复所必需的。“

Wagers指出,仍然有很多东西需要了解肌肉老化的机制及其修复。 “我不认为我们完全理解这是怎么发生的或为什么。我们可以说损害是对遗传物质的修饰;基因组确实已经破裂了。但是不管它是破坏性还是修复的必要部分,我们还不知道。“

Rubin的主要研究重点是开发治疗神经退行性疾病,尤其是儿童神经退行性疾病的治疗,他说,当他的小组开始GDF11实验时,“我们知道在老鼠中,大脑中的东西不好,神经发生的数量减少(神经元的发展),众所周知认知下降。对于我来说,那些可以在周围组织中修复的东西可以固定在大脑中并不明显。“

鲁宾说,博士后Lida Katsimpardi,他的小组论文的第一作者,是由Wagers教授的联体生物实验技术,但独立于Wagers小组进行了Rubin小组的实验,“她看到神经干细胞的增加,并且增加了脑部血管的发育。“鲁宾说,大脑的三维重建和小鼠大脑的磁共振成像(MRI)显示”更多的新血管和更多的血流“,这两者通常与年轻,更健康的脑组织“。

鲁宾说,年轻的老鼠“对嗅觉歧视有敏锐的感觉”,他们可以感觉到气味的细微差异。 “当我们测试幼鼠时,他们避免了薄荷的气味;老鼠没有。但是那些暴露于年轻小鼠血液的老鼠和用GDF11治疗过的老鼠确实如此。“

“我们认为GDF11的作用是改善血管和血流量,这与神经发生的增加有关,”鲁宾说。 “但是,血流量的增加应该对脑功能有更广泛的影响。我们确实认为,至少在原则上,将有一种方法可以扭转衰老过程中发生的一些认知功能下降,甚至可能是单一蛋白质。可能是像GDF11或GDF11本身那样的分子可能“逆转衰老的危害。

“GDF11”或由其开发的药物“可能能够减缓与阿尔茨海默病相关的一些认知缺陷,这是一种主要危险因素是衰老本身的疾病,”毫无疑问,“鲁宾说。甚至可能发生这种情况,而不会直接改变作为阿尔茨海默病病理特征的“斑块和缠结负担”。因此,这种疾病的未来治疗可能是减少斑块和缠结的治疗剂(例如针对β-淀粉样肽的抗体)与潜在的认知增强剂如GDF11的组合。

Wagers表示,两个研究小组正在与一个风险投资集团进行讨论,以获得资金以在将GDF11转入人体试验之前“能够完成额外的临床前工作”。

干细胞生物学家说:“我敢肯定,这项工作的结果与其他工作一起,将转化为临床试验和治疗。” “但当然这只是一个赌注。”

出版物:

Manisha Sinha等人,“恢复系统性GDF11水平逆转小鼠骨骼肌中年龄相关的功能障碍”,2014年,Science; DOI:10.1126 / science.1251152Lida Katsimpardi等,“通过年轻系统因素对老化小鼠脑的血管和神经原性再生”,2014,Science; DOI:10.1126 / science.1251141

来源:哈佛干细胞研究所

图片:哈佛干细胞研究所