衰老伴随功能下降和死亡风险升高,尽管已知饮食、药物和基因可调节寿命,但其背后的共同分子机制仍是一个“黑箱”。同时,准确预测个体“生物学年龄”和死亡风险的生物标志物,对评估干预效果和实现健康衰老至关重要。
2026年5月27日,哈佛医学院Vadim N. Gladyshev团队在Nature 在线发表题为Universal transcriptomic hallmarks of mammalian ageing and mortality的研究论文,该研究通过大规模数据整合与分析,在此领域取得重要突破。该研究构建了目前最全面的哺乳动物“分子衰老图谱”,并揭示了驱动衰老与死亡的保守分子网络。
大规模数据构建精准预测工具
研究人员整合了来自小鼠、大鼠、猕猴和人类四种哺乳动物、超过25种组织的上万个转录组数据。基于此,他们开发了能够准确预测时间年龄和预期剩余寿命的“转录组时钟”。更重要的是,研究者并未止步于“黑箱”预测模型,而是进一步将复杂的衰老特征分解为23个功能模块,每个模块代表一组协同变化的基因,涉及炎症、线粒体功能、染色质修饰、细胞外基质等核心生物学过程。这为理解衰老的驱动机制提供了可解释的框架。
核心发现:保守的“死亡特征”与模块化结构
研究发现,尽管不同物种和组织的衰老轨迹各异,但存在一组跨物种保守的、与死亡风险强相关的基因特征。其中,细胞周期抑制剂CDKN1A和半乳糖凝集素LGALS3是两个关键分子,它们在人类血液中的蛋白水平也被证实与全因死亡率和多种慢性疾病状态相关。这表明,哺乳动物的衰老与死亡背后存在普遍遵循的分子规律。
啮齿动物多组织转录组时钟能够捕捉到与衰老和死亡相关的分子变化(图源自Nature)
“模块时钟”揭示干预措施的精准靶点
通过构建针对单个功能模块的“模块特异性时钟”,研究揭示了不同干预措施如何“精准”影响衰老的不同侧面:
1.慢性疾病(如肥胖、糖尿病)主要加速炎症相关模块的衰老。
2.延长寿命的干预(如热量限制)和缩短寿命的模型(如Klotho基因敲除)则特异性地影响线粒体与代谢模块,但方向相反。
3.在损伤模型(如复制性衰老、辐射)中,这些“死亡特征”会被加剧;而在再生或年轻化过程(如细胞重编程、胚胎发育)中,这些特征则被逆转或减弱。
意义与资源
这项研究不仅系统描绘了衰老的保守分子蓝图,揭示了其模块化、可分解的特性,还为衰老研究提供了强大工具。研究者开源了在线计算器TACO和R软件包tAge,方便全球科研人员使用这些时钟工具。这将极大地推动在细胞、组织乃至个体水平上精准量化衰老、评估干预效果,并最终为开发靶向特定衰老通路的“精准抗衰老”疗法奠定基础。
参考消息:https://www.nature.com/articles/s41586-026-10542-3