皮膚是機體衰老過程中最先出現(xiàn)衰老表征的組織之一。皮膚的衰老伴隨其屏障和防御功能的降低以及皮膚衰老相關(guān)疾病發(fā)病率的升高。由于皮膚的細胞組成具有高度異質(zhì)性，傳統(tǒng)技術(shù)難以精確揭示皮膚衰老過程中不同細胞類型的變化規(guī)律和分子機制。 

11月25日，中國科學院北京基因組研究所（國家生物信息中心）張維綺研究組與中國科學院動物研究所劉光慧研究組、曲靜研究組合作，在Developmental Cell雜志在線發(fā)表題為“A single-cell transcriptomic atlas of human skin aging”的研究論文。該研究系統(tǒng)地繪制了人皮膚衰老的高通量單細胞轉(zhuǎn)錄圖譜，發(fā)現(xiàn)增齡伴隨的生長控制轉(zhuǎn)錄因子表達下調(diào)是人類皮膚衰老的驅(qū)動因素。 

在該項研究中，研究人員分別獲取了年輕、中年和老年人眼瞼皮膚樣品。通過組織染色分析，發(fā)現(xiàn)了包括表皮厚度、真皮膠原密度降低等一系列增齡性變化。為進一步明確人皮膚衰老過程中的細胞和分子水平改變，研究人員利用單細胞轉(zhuǎn)錄組學測序技術(shù)繪制了不同年齡段多種皮膚細胞類型（包括表皮基底細胞、有棘細胞、顆粒細胞、黑色素細胞、真皮細胞等）的基因表達圖譜。分析表明，富含表皮干細胞的表皮基底細胞具有較高的異質(zhì)性并可被分為6個細胞亞群。表皮基底細胞中的KLF6和真皮成纖維細胞中的HES1兩種生長控制轉(zhuǎn)錄因子的下調(diào)是引發(fā)皮膚衰老的驅(qū)動力。在人原代表皮角化細胞和原代真皮成纖維細胞中分別敲低KLF6和HES1可加速細胞衰老，而在衰老的人原代真皮成纖維細胞中激活HES1則可延緩細胞衰老，提示HES1可能具有干預皮膚衰老的活性。最后，研究人員發(fā)現(xiàn)天然化合物槲皮素能夠延緩人真皮成纖維細胞衰老，為干預皮膚衰老提供了新策略。 

該研究在國際上首次報道了人類眼部皮膚衰老的單細胞轉(zhuǎn)錄組圖譜，系統(tǒng)解析了人類皮膚中多種細胞類型的衰老規(guī)律，揭示了發(fā)育相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子表達下調(diào)、細胞自我更新能力降低以及慢性炎癥是皮膚衰老的主要特征，并且發(fā)現(xiàn)了延緩皮膚衰老、防治衰老相關(guān)皮膚疾病的潛在途徑。相關(guān)數(shù)據(jù)已上傳至國家生物信息中心衰老多組學數(shù)據(jù)庫Aging Atlas。  

該研究由中國科學院北京基因組研究所、中國科學院動物研究所、中國科學院干細胞與再生醫(yī)學創(chuàng)新研究院、首都醫(yī)科大學宣武醫(yī)院、北京協(xié)和醫(yī)院、北京生命科學研究所等機構(gòu)合作完成。研究獲國家科技部、國家自然科學基金委、中國科學院和北京市等項目資助。

人皮膚衰老的單細胞轉(zhuǎn)錄組圖譜研究