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    我國學者通過單溶酶體新技術解析衰老細胞溶酶體代謝組學變化

    日期 2021-06-22   來源:醫學科學部   作者:姚剛 羅宜孝 朱元貴  【 】   【打印】   【關閉

    圖1 單溶酶體代謝組學分析新技術解析衰老細胞溶酶體代謝組學變化

      在國家自然科學基金項目(批準號:91849206、91649121、31722018)等資助下,中國科學技術大學熊偉、倉春蕾合作團隊,建立了單溶酶體代謝組學檢測新技術,首次實現了基于單個溶酶體代謝組學信息的溶酶體分型,并揭示了細胞衰老過程中溶酶體代謝組學的異質性改變。研究成果以“單溶酶體代謝組學解析(Metabolomic Profiling of Single Enlarged Lysosomes)”為題,于2021年6月14日發表在《自然方法》(Nature Methods)雜志上。論文鏈接:https://www.nature.com/articles/s41592-021-01182-8。

      細胞衰老與溶酶體及其內部代謝過程有著密切的聯系。早期對于溶酶體代謝的研究一般都是經過分離、純化得到大量溶酶體并勻漿后進行分析,然而僅僅在一個細胞中就包含多種溶酶體,如自噬溶酶體、內吞溶酶體等。因此,研究不同類型溶酶體在衰老過程中代謝功能變化的特異性,可以為針對性的開發延緩或逆轉衰老的藥物靶點提供新的可能以及研究途徑。不過,由于技術局限性,目前還無法針對單個溶酶體內代謝組進行檢測,無法從單個溶酶體代謝組學角度去研究細胞衰老。

      熊偉、倉春蕾合作研究團隊建立了單溶酶體代謝組學分析平臺,該平臺基于單溶酶體膜片鉗與超低速感應納升電噴霧質譜相結合的技術,實現了對細胞內單個溶酶體無需任何前處理的代謝組檢測,更真實的保留了溶酶體內代謝組的信息。通過該技術平臺,研究組對細胞衰老過程中各種類型溶酶體的代謝異質性變化進行了深入研究?;趩稳苊阁w代謝組,對至少三種細胞來源(腎細胞、成纖維細胞、上皮細胞等)的溶酶體進行了分類,發現在各類細胞中溶酶體均被分為了5個亞群。細胞衰老過程中自噬溶酶體的大多數代謝物顯著下調,而內吞溶酶體則相反。在數量上,細胞中自噬溶酶體的比例顯著降低,從22%下降到10%,而內吞溶酶體的比例從15%上升到了23%,其它類型溶酶體的比例變化則不明顯。此外,對5個溶酶體亞群在細胞衰老過程中的代謝變化分別展開解析,發現每類溶酶體亞群的代謝組學變化均不相同(圖1)。

      這一成果解決了溶酶體代謝研究中關鍵技術瓶頸之一,發現細胞衰老過程中溶酶體的代謝變化是存在溶酶體類型特異性的,將為研究衰老過程中各類溶酶體的變化異質性以及針對性解決細胞衰老及其相關疾病提供重要技術支撐。




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