我們知道，隨著年紀的增長，人類的面部會出現皺紋、身體功能下降。而來自布朗大學分子生物學研究所Nicola Neretti教授領導的研究小組發現，年紀大了，連血液中的DNA都會發生改變。這些漂浮在血液中的DNA片段稱為Cell-free DNA，即cfDNA，他們與年齡和健康密切相關。研究人員表示，這些差異未來可被用于明確生物的“準確”年齡，如實反映機體的健康情況。這項研究發表于近期的《Aging Cell》雜志。

     在一項概念驗證研究中，研究人員先從20多歲、70多歲、百歲的健康與不健康的參與者血液樣本中提取了cfDNA。在提取完成完成后，他們對不同人群的cfDNA進行了詳細的分析。

     在了解他們的研究之前，我們先來了解一個概念—核小體，核小體是DNA包裝的基本單位，它的結構就像毛線卷一樣，長長的DNA鏈圍繞一個蛋白質一圈一圈的纏繞，zui終形成一個特殊的纏繞結構。

     Nicola Neretti教授領導的研究小組發現，健康年輕人的核小體的DNA結構規律且完整，而不健康的老年人的核小體呈現出一種明顯的病態結構。同時，由于核小體本身又是表觀遺傳學調控的重要單位，因此其結構的異常可能會導致DNA表達的異常。

來自試管中的遺傳信息

      Neretti 教授表示，“cfDNA有點像一個試管中的信息，通過這些奇特的DNA，他們能夠看到細胞的生長狀態。許多細胞器都參與維持核小體正常的間距，但隨著年齡的增長，這些發揮重要作用的細胞器水平逐漸下降，進而導致核小體的間距發生改變。當核小體包裝的發生異常變化時，基因組不同部分的可及性也會隨之發生變化，從而導致更多轉錄翻譯錯誤的出現”。

      該團隊確實檢測到隨著年齡的增長，兩個常見轉座子cfDNA信號的減少。這表明這些轉座子在年紀較大患者中被“鎖定”的水平大大下降，因此他們可以將自己“復制并粘貼”到基因組中，從而導致整個遺傳信息的轉錄翻譯紊亂。

未來的研究將指引年齡檢測新的方向

      該研究僅分析了4組12個人的cfDNA樣本，因此需要進行更大規模的研究，來獲得使用這些表觀遺傳標記預測生物學年齡所需的所有信息。然而，由于cfDNA測試使用的是非侵入性的方式，因此Neretti 教授認為直接擴大擴展概念性驗證就可以達到實驗目的。

      于此同時，研究團隊正在努力優化從血液中提取cfDNA的過程。在老鼠體內，他們可以從十分微量的血液樣本中獲得所需的cfDNA量。 Neretti教授認為為了檢測與年齡和健康相關的表觀遺傳變化，他們并不需要對整個基因組進行測序，僅需要對2至5％的基因組進行測序就足夠檢測整個的表觀遺傳學變化。

     Neretti教授表示，除了改進核小體定位分析外，研究人員還希望研究另一種表觀遺傳標記，即cfDNA中的DNA甲基化。這將為指示cfDNA來自哪個組織提供額外的信息。 同時，明確不同年齡的cfDNA來源可以提供對衰老過程的其他見解。

     這項研究的突出貢獻在于發現了年齡標記物—cfDNA，且這種DNA分子易獲取，進而使研究者能夠更為便捷的了解一個個體的分子遺傳表達情況，同時也為cfDNA在其他領域的應用奠定了理論和實驗基礎。