當(dāng)你老了，頭發(fā)白了，睡意昏沉
當(dāng)你老了，走不動了，爐火旁取暖，回憶青春……
年華漸逝，容顏易老，一旦人上了年紀(jì)，會明顯感覺到自己的身體機能在逐漸下降。至于為啥“人老就不中用了”，很大程度上仍是個謎。有一種現(xiàn)象尤其令人百思不得其解，那便是身體部位不同，衰退速度各異。要想把這些個問題弄個水落石出，科學(xué)家還得在分子水平上，將人體各個器官組織的運行機制研究透。
在某種程度上，免疫系統(tǒng)就像一支交響樂團，各個“樂器聲部”擰成一股繩，同入侵之?dāng)常ǜ腥驹┱归_殊死搏殺，真正是“兄弟同心，其利斷金”。然而，隨著免疫系統(tǒng)的老化，不知是何原因，其應(yīng)對感染的能力直線下降?？茖W(xué)家曾提出過兩種假說來探討這種現(xiàn)象可能的原因：一，細(xì)胞自身能力的逐漸衰退；二，細(xì)胞間協(xié)同力的缺失。不過究竟哪個更有可能是正確答案，雖然各路人馬爭論得面紅耳赤，可楞是沒爭出個所以然。
為了給這場爭論畫上個句號，劍橋大學(xué)、歐洲生物信息研究所和維康基金會桑格研究院的研究人員對多種細(xì)胞展開了深入的研究，分析了其基因表達譜。為了保證研究工作的順利開展，他們采用了分辨率極高的單細(xì)胞RNA測序技術(shù)，如此一來，就能夠探查細(xì)胞間差異與衰老過程是否存在相關(guān)性。從年輕和年老的實驗鼠體內(nèi)，研究人員分別提取未經(jīng)刺激的初始CD4+T細(xì)胞和刺激后的效應(yīng)記憶性CD4+T細(xì)胞，對其RNA進行測序。
研究人員的最終結(jié)論是：在由T細(xì)胞衰老導(dǎo)致免疫能力下降這個過程中，協(xié)同力下降扮演著關(guān)鍵角色。他們的研究成果近日發(fā)表在Science上。
“你可以把DNA測序想象成冰果露，”該研究團隊負(fù)責(zé)人之一John Marioni表示，“傳統(tǒng)的測序技術(shù)有點像讓你吃上一口冰果露，然后讓你猜猜里面都有些什么成分。而單細(xì)胞基因組學(xué)使得我們能夠單獨研究其中的各種成分，可謂直截了當(dāng)。有了單細(xì)胞測序，研究人員可以隨時觀察千百種基因。”
研究團隊另一位負(fù)責(zé)人Duncan Odom對免疫細(xì)胞與感染原的戰(zhàn)斗場景做了這么一番描繪：“可以把免疫系統(tǒng)想象成一支‘細(xì)胞軍團’，時刻準(zhǔn)備著抵御入侵身體的感染原。本項研究表明，對于年輕力壯的動物而言，這支軍團協(xié)同作戰(zhàn)能力極佳，宛如強大的希臘步兵方陣，讓感染原碰個頭破血流。”
研究人員表示，有了這種密切的合作關(guān)系，免疫系統(tǒng)變得極為強大，對抗感染時自然得心應(yīng)手。另一方面，動物實驗也表明，一旦它們老了，那么細(xì)胞之間的協(xié)作也分崩離析了。
“盡管就細(xì)胞個體而言，它們可能還像以往那般‘強壯’，但沒有了合作、陷入各自為戰(zhàn)的境地，整體上就沒什么戰(zhàn)斗力可言了。”Odom強調(diào)。
此前已有研究表明，對于年富力強的動物而言，免疫激活使得其基因表達更為有序。而本項研究則表明，就實驗鼠（有兩種）的各類免疫細(xì)胞而言，衰老會增強基因表達的無序性。這預(yù)示著，對于哺乳動物大多數(shù)器官組織來說，細(xì)胞間轉(zhuǎn)錄差異性的增加，或許是衰老的重要標(biāo)志。
“生理衰老是如何發(fā)生的，這是個有趣同時也非常有意義的話題，不過眼下人們對分子水平的衰老知之甚少，”論文第一作者Celia Pilar Martinez-Jimenez說，“有必要指出一點，本研究開啟了由細(xì)胞出發(fā)探討其對疾病響應(yīng)機制的新角度，當(dāng)然這也與衰老有關(guān)系。”
Nils Eling是一名博士生，負(fù)責(zé)本項研究的計算方面，他說：“從單細(xì)胞的水平分析基因表達獨具優(yōu)勢，這樣人們就可以觀察到細(xì)胞之間是如何協(xié)調(diào)各自的反應(yīng)的。一種非常有趣的現(xiàn)象是：衰老會嚴(yán)重破壞細(xì)胞間的協(xié)同效應(yīng)——要擱在以前，我們可沒辦法知曉這一點。”
接下來，研究人員還將進一步發(fā)掘不同類型細(xì)胞衰老背后的奧秘。本項研究表明，想要揭示細(xì)胞發(fā)育和活動之真相，單細(xì)胞測序堪稱“神器”，潛力無可限量。