基因调控网络与体外衰老模型未来发展2026-08-28 08:52:37
动态衰老细胞命运的特化进程受调控基因网络的层级调控,其中转录因子网络的层级架构决定了特化事件的时序逻辑。基因表达建模为预测细胞在不同内外部衰老应激条件下的表型动态提供了理论框架。随着高通量转录组学技术的发展,目前已衍生出多种GRN推断方法,主要包括信息论模型、贝叶斯网络、布尔网络及微分方程模型。值得注意的是,基因表达建模仍面临根本性挑战:GRN的复杂性导致待推断参数维度极高,而通过实验获取足以唯一确定系数矩阵的数据集在现有技术条件下尚不可行。本文只综述了体外模型,体外衰老模型通常通过连续传代培养、氧化应激刺激、辐照处理及遗传毒性应激等手段在培养体系中诱导细胞衰老,但其难以完全模拟整体生物体的生理状态。从体内衰老研究视角来看,构建符合生理相关性的衰老诱导模型也是开发新型治疗策略的必要基础,也为深入探究衰老在衰老性疾病及代谢性疾病中的致病机制提供了关键研究工具,但是使用体内模型开展衰老研究存在固有局限性。首先,无脊椎动物模型因器官系统构造简单,难以模拟人类复杂生理环境;其次,实验动物的寿命周期及免疫系统构成与人类存在显著种属差异;再次,动物模型中年龄相关疾病的病理表型无法完全复刻人类疾病特征。上述因素导致通过动物模型仅能部分推断疾病病理过程与衰老机制的交互作用。但是随着社会的进步,从2D到3D体外模型的构建技术也在不断改进,同样可以更全面理解衰老过程,并改进促进健康老龄化的策略开发。
体外模型能够提供关于细胞-细胞相互作用、细胞-细胞外基质相互作用、表面受体表达,以及蛋白质和生长因子合成等方面的信息。此外,复杂的体外模型不仅可用于收集有关安全性和细胞相容性的初步数据,还能用于获取新开发的材料、医疗设备或疗法在生物活性和治疗效果方面的初步数据。目前,许多衰老研究使用永生化细胞系,不能完全代表原代细胞的衰老过程,需要频繁地使用原代细胞从而提供有关衰老机制的相关见解。因此体外模型可用于对照实验和初步见解,对于理解人类特异性衰老过程和干预措施至关重要。
出自《细胞水平体外衰老模型的构建策略与研究进展》作者刘建玲,李双,李京。
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