测序周报·科研篇：基因组图谱探究长寿和衰老之谜

斯坦福大学医学院的研究人员绘制出了一种异常短命鱼类，非洲青鳉鱼（African turquoise killifish）的基因组图谱，并提供了一些有关它寿命遗传决定因素的初步见解，这为科学家们利用这一生物来研究一些基因对寿命的影响铺平了道路。研究成果发布在12月3日的《cell》杂志上。
    通过统计学分析调查不同生物的突变率，科学家们找到了证据证实，几个世纪以来存留在鳉鱼基因库中的一些罕见基因也存留于一些异常长寿动物的基因库中，研究人员想知道这是否意味着，进化“调整了”某些基因导致了不同长短的寿命。
    研究的资深作者、斯坦福大学遗传学教授AnneBrunet和实验室的成员们一起，在过去的9年里在斯坦福大学建立了一个鳉鱼社群，并为其他想研究鳉鱼的研究人员构建了一个访问鳉鱼基因组图谱的在线网站。她们希望对鳉鱼（一些鳉鱼品种的寿命只有4-6个月）的研究将帮助调查一些物种如鳉鱼存活不到一年，而其他的物种如一些鲸鱼可以存活200年的原因。她们还希望研究将帮助认识人类之间的寿命差异。
    利用一系列的基因组和遗传技术，研究组成员测序了鳉鱼的一些小片段DNA，然后利用专门的软件将这些序列串起来组装成完整的青鳉鱼基因组数字图谱。她们在几个不同的青鳉鱼品系中重复了这一过程，鉴别出了这些物种内一些重要的遗传变异。
    Brunet和同事们已开始检测这种短命鳉鱼特有的一些基因，并让短命鳉鱼和更长寿的品系杂交来寻找与寿命相关的基因。
    当她们让长寿命的鱼与短命的鱼交配时，观察到长寿命的祖父母和长寿命的孙辈之间共享的一组基因。她们注意到，在这组基因中有几个基因与其他物种的寿命及老化相关。
其中一个基因在人类具有对应的基因——与通常在成人晚期出现的额颞痴呆有关。研究人员将之视作另一个好征兆，表明分析鳉鱼基因可为获得有关人类生物学的重要健康发现创造条件。
    另一篇于12月1日发表在自然杂志子刊《Nature Communications》上的文章中，瑞士科学家历经艰辛从40000种基因中识别出了造成身体衰老的基因。就在同一周，美国食品及药物管理局批准了2016年一项针对抗衰老的药物试验，从而首次把衰老，而并非一种具体疾病，作为新的药物靶标。
    这支来自苏黎世联邦理工学院的团队发现，如果修改这些基因，实验室动物的健康寿命就会延长，这为在人类身上产生类似的效果提供了可能性。
    研究者们一开始是从秀丽隐杆线虫，斑马鱼和老鼠身上常见的40000种基因中进行筛选。为了找出哪些基因直接跟身体衰老的过程相关，他们对比了它们在三个不同生命阶段的活跃程度：年轻，成熟和老年。
    通过把这些收集到的信息导入到统计模型之中，他们在40000种基因中识别出了30种能直接作用于这3种生物衰老过程的基因。他们同时发现这些基因原本是直系同源，意味着它们之间关系密切，都起源于秀丽隐杆线虫，斑马鱼和老鼠最近的共同祖先的一个基因。事实证明人类也一样，因为我们也有这相同的30个基因。
    为了测试它们的作用，研究者们修改了编码这些基因的信使RNA（mRNA），从而他们能够选择性地抑制基因表达。在不到一半的这些基因当中，抑制作用让3种生物的寿命延长了至少5%，同时它们的健康没有出现可辨别的受损情况。
    但是其中有个特别的基因bcat-1，对决定动物寿命的影响非常明显。“当我们抑制这个基因的作用时，它显著延长了线虫的平均寿命达25%之多，”研究领导者Michael Ristow说。
    bcat-1基因携带一种酶，这种酶可以积极地分解支链氨基酸，其中包括L-亮氨酸，L-异亮氨酸和L-缬氨酸。这三种氨基酸均为人体9种必须的氨基酸之一，也就是说它们对维持肌肉发育和整体健康至关重要。
    当线虫体内的bcat-1基因活动被封闭，这些支链氨基酸就能自由地在组织内积聚。研究者将此跟观察到的寿命延长联系起来。即使这些线虫的寿命延长了25%，它们在老年阶段仍然在活动和繁殖，就跟在最活跃时期一样。
    另外，12月4日的《Science》杂志通过五篇综述，多篇评述性文章探讨了衰老与肠道菌群之间的关联，健康衰老，预防医学，靶向线粒体刺激自然抗衰老过程等系列主题。感兴趣的朋友可以找来看看。
 
（责任编辑：sgx）