利用人类早衰症模型研究衰老对细胞异质性的影响

Aging is a significant risk factor for major human pathologies. The phenotype of aging, which was broadly defined as a time dependent functional decline process, presented complicated and diversity. The cell heterogeneity, which refers to the differences between cells, also existed in stem cells. The clone heterogeneity and the network of self-renewal and lineage-specific genes changed over time. The cell heterogeneity obstructs our understanding of the underlying mechanism of senescence. Till now, the cellular and molecular standards that can quantify the degree of aging are still lacking. To this end, we will integrate the Single-cell Technology with Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS) to examine the effect of senescence on the heterogeneity of human adult stem cells, including MSCs, and EPCs under genetic or environmental factors triggered senescence. On this basis, by systematic analyses of the single-cell transcriptomic and proteomic data from senescence-associated stem cell subgroups, we seek to obtain novel biomarkers of stem cell aging, further explore the underlying mechanisms of senescence and find potential molecular targets for human aging intervention.

衰老是多种疾病发生的重要危险因素。衰老的渐进性和异质性是揭示衰老发生进程和机制一大挑战。细胞异质性是指细胞与细胞之间存在的各种差异。人类干细胞存在自我更新能力以及定向分化能力的异质性，并随年龄增长发生变化。然而迄今为止，增龄引起的人类干细胞异质性改变的相关研究仍十分有限。申请人团队利用基因靶向编辑技术在实验室内获得了成年早衰症和儿童早衰症特异的人多能干细胞，拟进一步整合上述两类致病基因突变产生加速型早衰症多能干细胞，并定向诱导分化为间充质干细胞（MSC）和内皮祖细胞（EPC）后，体外重现人类成体干细胞衰老过程。通过衰老标志物的联合标记，结合流式细胞技术，监测衰老对细胞异质性的变化过程。采用单细胞测序技术，同时从基因组、表观遗传组、转录组多个水平解读干细胞衰老的异质性，以期发现新的衰老特异的标记物，探索干细胞衰老发生的分子机制，寻找可能的干预靶标。

衰老是多种疾病发生的重要危险因素。衰老的渐进性和异质性是揭示衰老发生进程和机制一大挑战。然而迄今为止，增龄引起的细胞异质性改变的相关研究仍十分有限。本研究利用基因靶向编辑技术在实验室内获得了成年早衰症和儿童早衰症特异的人多能干细胞，并定向诱导分化为间充质干细胞(MSC)后，体外重现人类成体干细胞衰老过程。通过衰老标志物的联合标记和连续传代等技术，发现人类成年早衰症（WS）及儿童早衰老症（HGPS）特定分化MSC展现不同的衰老动力学。并从基因组、表观遗传组、转录组等多个水平，对干细胞衰老的异质性进行进一步的解读分析。本研究还通过对不同来源人血管内皮细胞进行连续传代培养，在体外获得不同来源血管衰老模型，利用单细胞测序技术，发现不同血管来源内皮细胞衰老的异质性。因此，本研究通过对两种不同的早衰症以及不同来源的人血管内皮细胞研究衰老对细胞异质性的影响，对于深入理解衰老的异质性，为寻找疾病的病理和生理性靶标具有重要意义。