【北京大學 韓敬東教授】–打造適合國人的衰老時鐘

內容摘錄:時光派雜誌-狐獴

韓敬東教授

北大韓敬東:「不僅為更長的壽命,也為返老還童,甚至永保青春。」

近年來【衰老】這個議題在中國也受到了越來越多的關注,從朋友圈中的「震驚體文學」變成了科學家孜孜不倦地想要攻克的學術課題,也因此湧現出了許多重磅的抗衰研究。

2005年時,自美國學成歸國一位計算生物學家,因為對衰老研究感到興趣,打算開展抗衰老研究時,卻發現國內對這方面的研究沒有足夠的重視,也沒有任何人或機構願意為她投資。

但她堅信,不僅需要研究這個議題,還必須是在中國社會的背景下研究這個問題。然而事實證明她是對的。

2021年第7次人口普查數據顯示,中國60歲及以上人口已超過2.6億,65歲及以上人口佔比超過14%的深度老齡化城市高達149個。據《人民日報》報導,到2050年前後,中國60歲以上的老年人口占比將達到34.9%,屆時用於老年人的醫療、養老的GDP占比將從2015年的7.33%躍升至26.24%。老年人口數量多,老化速度快的嚴峻未來,使得日益加深的老齡化成了橫亙在國家和社會發展之路上的一大難題。

而這位頗有遠見的科學家,就是計算生物學與衰老生物學領域最具代表的科學家:北京大學終身教授-韓敬東。她通過對衰老系統生物學十幾年的研究,發現了長壽通路氧化物酶體途徑,提出了經典模式生物線蟲代謝物M1 (肌醇異構體之一)延緩衰老的全新通路,構建了衰老過程中基因表達動態,開創性地開發了最適合國人的衰老時鐘,在大陸抗衰知名媒體平台《時光派》2021年的衰老干預論壇上,韓教授還分享了最近的研究方向IncRNAs。這些研究成果推動了中國抗衰老的發展,為解決老齡化問題提供了新的切入點。

不懂計算生物學的程序員,
不是好抗衰學者

韓敬東教授的個人履歷堪稱傳奇

1991年,她從中國藥科大學畢業後赴美國著名的Albert Einstein 醫學院就讀,主修分子藥理學,但她畢業後卻沒有從事藥學相關工作,而是進入了IT行業,轉行當了一個軟件開發工程師 ,雖然之後一直從事IT相關工作,但韓教授卻非常瀟灑地一年換一家公司,連換三家公司後,韓教授又決定讀書繼續深造,並順利進入了哈佛大學醫學院做博士後研究,主攻計算機系統生物學,從此開啟她和抗衰老的不解之緣。

在哈佛的研究生涯中,韓教授希望能找到一種基本原理,能夠解釋所有生物網絡設計原則,卻苦不得法,某天她在分析蛋白質相互作用網絡的拓撲結構時,突然想到所有物種都避免不了衰老的命運,並且幾乎所有疾病,包括癌症也都和衰老密切相關,因此【衰老】很可能就是她一直苦苦尋求的答案。

為了弄清楚衰老到底是怎麼一回事,韓教授閱讀了1000多篇相關論文,結果問題不但沒有解決,反而越來越多了:不同組織的衰老是否同步?導致個體老齡化異質性的主要因素是甚麼? 衰老和衰老異質性何時開始?

2005年,從哈佛回來的韓教授,雄心勃勃地打算從計算生物學角度來研究衰老,卻被狠狠地潑了盆冷水,許多同行對她說:「這不算是一個科學研究領域」。

但韓教授在海外的見聞,使她堅信即使不能馬上獲得令人驚嘆的成果,也不能立即知道這些研究在未來有何用處,但對於在中國開展衰老相關的研究依然是十分迫切的。在回國後的前5年間,韓教授對衰老過程中基因如何相互作用開展了研究,也做出了一些成果,頂著不被認同和資金缺乏的壓力,很多工作難以順利展開。好在機會往往準備給有準備的人,2010年,中科院-馬普學會計算生物學夥伴研究所使用計算方法,從龐大的基因和蛋白質數據進行研究,以更好地了解細胞和人體的衰老過程,【計算】、【衰老】都是韓教授的強項,於是韓教授被任命為該項目的試點負責人,她的抗衰老研究也因此進入了正軌。

在衰老研究世界裡探尋自我足跡

在就任中科院-馬普所研究項目負責人的兩年後(2012年),由韓敬東教授主導的一項重磅研究發表於國際頂尖期刊《PNAS》,該研究不僅在表觀的層面上肯定了飲食措施對衰老的干預作用,更是發現了一條被學界忽視已久的重要長壽通路—過氧化物酶體途徑。此後,韓教授團隊的各項研究成果更是噴薄而出,且廣泛涉獵了衰老科學的多個問題,用韓教授自己的話來說就是:「系統生物學家永遠不知道數據會把你引向何方」

在衰老機制研究上,韓敬東教授發現線蟲代謝物M1延緩衰老的全新通路,並開創性利用系統生物學方法構建,動態模擬了飲食限制對衰老的調控網絡,發現當DR協同調控AMPK, TOR和IIS三個經典衰老相關信號的通路後,通路間的信號網絡呈現「年輕態」 ,其協同調控理論上可延長線蟲壽命200%,若直接類比人類壽命,相當於百歲老人,壽命完全有可能突破達到300歲。

此外,透過開發計算系統生物學算法,韓教授課題組還首次成功構建了衰老過程中基因網絡動態及模塊間調控的通路,並基於這個發現開展了表觀遺傳學與衰老相關的研究,發現並證實組蛋白去甲基化酶UTX在衰老與壽命調控中的重要作用,以及廣泛的基因組蛋白乙醯化修飾對抑制小鼠及人類大腦衰老過程中炎症反應的重要作用。

在韓教授眾多突破性研究成果中,有一項重大的發現,堪稱可以收錄衰老研究史冊-2015年韓教授團隊發表於國際頂尖雜誌《Nature》子刊的【新型生理年齡預測時鐘】,通過收集300餘名不同年齡段中國人群的3D面部圖像和血液樣本,從中篩選出關鍵特性,精準測算出能指出人類衰老進程的生理年齡。

與現有的衰老檢測時鐘(如DNA甲基化時鐘)相比,韓教授提出的這一新型生理時鐘不僅使用了海量的高精度測序數據,且樣本完全源自本土人群,可說是為中國人量身訂製,有著濃郁中國風的衰老時鐘,因此也是迄今為止最適合國人的精準生理年齡時鐘。

眾望所歸,這一國人生理時鐘的預測精度很高,誤差僅為6.2歲,並在持續發展中不斷地優化(擴大樣本數具規模,優化算法結構等),目前誤差已縮至2.79-2.9歲,相比需要抽血檢測的甲基化時鐘,這一時鐘不僅更便利,精準度也更高(當前甲基化時鐘約有5年不等的誤差)。未來,對於這個中國人專屬的衰老時鐘,我們可以再多些期待。

做為一名研究衰老科學的系統生物學家,韓敬東教授接下來的研究方向或許讓不少關注者興奮且期待,在韓教授2021年最新發布的研究成果中,與衰老相關的IncRNAs (長非編碼RNA)隆重登場,就韓教授以往的研究布局來看,似乎又是一個全新的方向。

然而,許多表面上看似毫無關聯的抗衰老研究,也許在不久的將來就會在同一條路上相遇,到那時候就如同韓教授所言:「理論家將和實驗家聯手,一起尋找新的軌跡,不僅為更長的壽命,也為返老還童,甚至永保青春。」


Cell Research (2015) 25:574-587.
© 2015 IBCB, SIBS, CAS All rights reserved 1001-0602/15 $ 32.00
www.nature.com/cr

ORIGINAL ARTICLE

Three-dimensional human facial morphologies as robust aging markers

Weiyang Chen1,2, Wei Qiant1,2, Gang Wu1, Weizhong Chen1,2, Bo Xian1, Xingwei Chent1,2, Yaqiang Cao1,2, Christopher D Green1, Fanghong Zhao3, Kun Tang1, Jing-Dong J Han1,4

1Chinese Academy of Sciences Key Laboratory of Computational Biology, Chinese Academy of Sciences-Max Planck Parmer In- stirute for Computational Biology, Shanghai Instinutes for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences, 320 Yue Yang Road, Shanghai 200031, China;
2University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3Beijing Centers for Diseases Con-trol and Prevention (CDC) & Centers for Preventive Medical Research, Beijing 100013. China;
4Collaborative Innovation Center for Genetics and Developmental Biology, Fudan Universiry, Shanghai 200433, China

Aging is associated with many complex diseases. Reliable prediction of the aging process is important for assessing the risks of aging-associated diseases. However, despite intense research, so far there is no reliable aging marker. Here we addressed this problem by examining whether human 3D facial imaging features could be used as reliable aging markers. We collected > 300 3D human facial images and blood profiles well-distributed across ages of 17 to 77 years. By analyzing the morphological profiles, we generated the first comprehensive map of the aging human facial phenome. We identified quantitative facial features, such as eye slopes, highly associated with age. We constructed a robust age predictor and found that on average people of the same chronological age differ by ± 6 years in facial age, with the deviations increasing after age 40. Using this predictor, we identified slow and fast agers that are significantly supported by levels of health indicators. Despite a close relationship between facial morphological features and health indicators in the blood, facial features are more reliable aging biomarkers than blood profiles and can better reflect the general health status than chronological age.

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