转录组证据显示百岁老人的自噬溶酶体功能增强

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作为人类健康衰老典范的长寿老人（尤其是百岁老人），他们不仅拥有显著延长的寿命，还能延缓甚至规避一些重大老年性疾病的发生。揭示其健康衰老保护机制，将为延缓衰老、改善老年人健康提供新视角和新策略。
该研究分析了海南长寿家系171例样本外周血白细胞转录组数据。基于一系列生信分析及长寿家系样本血清Beclin1水平检测等结果，最终发现自噬-溶酶体信号通路基因表达上调为百岁老人最为显著的信号，且该信号同样存在于百岁老人F1后代。
鉴于溶酶体参与的自噬作用可选择性降解细胞内受损的细胞器和蛋白，并释放出游离小分子供细胞再利用，为进一步证实自噬-溶酶体信号通路功能增强可延缓衰老、促进长寿，该团队挑选了4个自噬-溶酶体信号通路基因(CTSB、ATP6V0C、WIPI1和ATG4D)在人胚肺成纤维细胞IMR-90中分别进行过表达实验，发现这4个基因高表达均可增强细胞自噬功能并显著延缓细胞衰老；利用GAL4-UAS系统在果蝇中进行Atg18a(WIPI1在果蝇中的同源基因)过表达研究，发现其确实可显著延长果蝇寿命。因此，该团队基于组学分析及细胞、果蝇等功能实验，提示自噬-溶酶体信号通路功能增强可能有助于人类健康寿命延长。
样本是来自长寿家族的171名研究对象，主要包括76名百岁老人（年龄：102.2 ± 2.4，性别：58女性+18男性），54名F1代（年龄：63.2 ± 7.7，性别：3女性+51男性），41名F1代配偶（年龄：59.9 ± 6.6，性别：40女性+1男性）。对血样的细胞型组成(淋巴细胞、粒细胞)进行了分析，发现CEN、F1和F1SP组细胞类型比例无显著性差异，细胞类型比例与年龄之间也没有任何显著的关联。然后，在HiSeq(Illumina)平台上生成外周血白细胞的转录组数据。计算了基因水平的读取计数和FPKM值。
为了在功能上验证CEN特异性的自噬溶酶体SDEGs，我们测试了这些基因是否能促进IMR-90细胞的自噬和延缓细胞衰老。
选择了与溶酶体和自噬体功能相关的基因(自噬的两个关键成分)：CTSB，一种重要的组织蛋白酶；ATP6V0C，维持溶酶体酸性pH的关键因素；ATG4D和WIPI1，是自噬体形成的关键成分。这四个基因的过度表达导致LC3B蛋白水平的下降，这是一种众所周知的自噬底物和自噬降解标记物。
与此相一致的是，这四个基因的过度表达显著降低了衰老相关β-半乳糖苷酶(SA-β-Gal)染色的细胞百分率，细胞增殖增强，并抑制CDKN2A和CDKN1A的蛋白水平，这是两个重要的衰老标记物。这些发现表明，至少在细胞水平，上调的SDEGs可以促进自噬功能，从而延缓衰老。
由于CEN特异性基因存在于基因过度表达与延长寿命之间的相关而非因果关系中，我们研究了WIPI1在转基因果蝇中的作用，并观察到与对照蝇相比，WIPI1基因在果蝇中过表达的寿命延长。qRT-PCR和Western blot检测的转基因表达证实了转基因的表达。这一结果表明，至少溶酶体自噬基因在CENs中的过度表达很可能是延寿的原因而不是结果。