擁有這些技術的科研人員就像煉就了孫悟空的“火眼金睛”。

機體衰老和很多疾病，都與細胞衰老有關。但對細胞衰老的研究失之精確，因為人們一直缺乏能夠精準“狙擊”特定細胞類型的衰老細胞的研究工具，而只能追蹤所有衰老細胞。現在我們知道，肝纖維化也與細胞衰老相關。

本文圖片均來自微信公眾號@中國科學院分子細胞卓越中心

10月7日，澎湃科技從中國科學院分子細胞科學卓越創新中心（生物化學與細胞生物學研究所）獲悉，周斌研究組近日在國際學術期刊《細胞》（Cell）上發表了一篇題為《確定不同細胞類型細胞衰老的特定功能》（Identifying Specific Functional Roles for Senescence Across Cell Types）的論文。

衰老的p16-tdT小鼠多種細胞類型表達tdT

周斌研究組創新研究方法，精準追蹤特定細胞類型的衰老細胞，通過研究小鼠模型發現，肝臟纖維化損傷中的細胞衰老主要與兩種細胞類型有關——巨噬細胞和內皮細胞；并首次確認，是由于衰老巨噬細胞的“拖累”和“作惡”，導致肝臟纖維化加劇。而清除相關細胞，可以改善肝臟纖維化。這一研究有望為相關臨床應用提供思路和理論依據。

簡而言之，周斌課題組發明了一套通用的研究方法和相關動物模型來解決上述科學問題，新方法更精準，也帶給人們更大的想象空間。

趙歡副研究員是上述論文的三位共同第一作者之一。她告訴澎湃科技，最新發表的論文一共報告了4套新系統，建立了一種針對體內衰老細胞譜系追蹤并研究其特定功能的技術，“我們可以把工具小鼠共享出去，其他科學家可以研究衰老的其他類型細胞”，“比如，此前人們在神經退行性疾病模型中研究發現，其大腦中衰老的星狀膠質細胞和小膠質細胞會增多，而清除掉衰老細胞群體，對它的疾病有改善。用我們這套工具，就可以非常精準地研究其大腦中衰老的膠質細胞”。

細胞衰老是指細胞在執行生命活動過程中，細胞增殖與分化能力及其生理功能隨著時間推移發生衰退的過程，此外，各種持續性細胞壓力也會誘導細胞衰老，如DNA損傷的積累、癌基因的激活、腫瘤抑制因子的喪失、活性氧的暴露等。

雖然它是新陳代謝的正常過程，但機體衰老和很多疾病，都跟細胞衰老有關。

看清衰老在不同尺度或水平上細胞衰老的細節，甚至逆轉相關細胞衰老過程，是很多科學家的夢想。

如果把衰老細胞比作潛在犯罪分子，那么追蹤衰老細胞的這個過程就可以被比作是“追兇”。但因為缺少合適的研究方法和工具，人們難以“追兇”——無法追蹤特定的衰老細胞，也無法看清楚它們“從哪兒來，往哪兒去，要做什么”。

更復雜的是，衰老的細胞與新生的細胞可能毗鄰而生，這給現實中的研究更增加了難度。而且，有研究表明，衰老細胞在某些情況下可能發揮積極作用，如腫瘤抑制、胚胎發育、傷口愈合、毛發生長、促進肺再生等。

目前，人們認為，人體里大約有30萬億個細胞，超過400種細胞類型：成年男性約有36萬億個細胞，成年女性大約28萬億個細胞，兒童約有17萬億個細胞。在如此規模的細胞中“追兇”，難度可想而知。

不過，對細胞進行譜系追蹤是周斌研究組的強項。此前，人們使用“外源性標記”，比如利用“染色標記”的方法來追蹤細胞。但是，當細胞不斷分裂增殖，熒光也會被稀釋或代謝，最后難以被追蹤到。

而周斌研究組使用了一個強大的工具——遺傳譜系示蹤。這種技術利用基因打靶技術構建轉基因小鼠，將帶有特定啟動子的重組酶基因整合到細胞基因組中，與攜帶有報告基因的小鼠交配后，最終在子代小鼠中實現利用同源重組技術追蹤特定細胞。

傳統技術使用的是“Cre-loxP”的單同源重組系統，存在一些局限性，主要是非特異性標記。周斌研究組在傳統的譜系示蹤系統上再疊加一個新的系統——Dre-rox，相當于雙限定條件，構建了一系列新的雙同源重組報告系統，用兩種同源重組酶，能夠同時標記和追蹤兩種或三種不同的細胞群，讓示蹤結果更加精準，從而為發育、疾病和再生研究提供了新的技術選擇。

周斌研究團隊

周斌舉例說，比如一個教室有30位同學，想找到符合特定條件的同學，傳統的單同源重組酶系統相當于只設定一個條件，比如“長頭發”；雙同源重組意味著提出兩個特定條件，比如“長頭發”且“戴眼鏡”，結果更精確。

近年來，周斌研究組通過譜系示蹤技術，揭示了冠狀動脈的發育起源，并證明了成體心臟不存在能夠形成心肌細胞的內源性心臟干細胞；探索了肝臟血管的起源，并指出了成體肝臟中新生肝細胞主要來源區域。

趙歡告訴澎湃科技，通過雙同源重組系統，他們實現了對體內特定細胞類型的衰老細胞的追蹤，發現其細胞命運，揭示其功能。因為遺傳示蹤技術的同源重組是在DNA水平上發生的，所以，被標記的目的細胞無論此后是分裂成了兩個細胞，還是發生了細胞分化——變為其他類型，它和它所有的子代細胞會一直帶著這種熒光標記基因。此外，研究人員還可以實現對特定類型的細胞進行遺傳操作，比如基因敲除或過表達，或者細胞清除等。

趙歡介紹，在基因組水平上，p16Ink4a是研究細胞衰老廣泛使用的標志物之一。它是一種細胞周期蛋白依賴性激酶（CDK）抑制蛋白。“如果構建了p16Ink4a的Cre或者Dre小鼠，就可以實現‘捕捉’其體內所有衰老的細胞，但是沒有辦法做到細胞類型特異性。我們就把兩套系統結合起來，建立了雙同源重組系統。簡單來說，比如我可以用Cre同源重組酶去識別衰老細胞，然后用Dre同源重組酶去限定細胞類型，比如巨噬細胞，取它們兩個的交集，就是衰老的巨噬細胞。兩個限定，就可以對它進行更精準的遺傳操作，比如追蹤、清除等?！?/p>

趙歡說，除了肝臟，他們研究比較多的還有心臟和肺臟等重要器官，“我們實驗室還在開發鄰近細胞的遺傳操作技術，研究衰老細胞的微環境，比如它跟它周圍的鄰居細胞是怎么相互作用的；然后去調控這些衰老細胞或微環境細胞，以促進損傷修復和組織再生”。