阎影
超长寿命老人的多组学检测特征
2025-10-2 23:07
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            现代社会里的超长寿命老年人非常少见,因此,有关超长寿命老人的研究也很少。最近西班牙的一个研究团队,采用多组学分析,对一名116岁女性与超长寿命相关的基因组、代谢组和微生物组的特征进行了研究。

     在这项研究中,研究人员采集了一名名为Maria Branyas的女性的外周血、唾液、尿液和粪便样本进行了检测(为方便研究,她被命名为:M116)。采样时她年龄为116岁零74天,这位女性出生于美国旧金山,父母为西班牙血统,1915 年移居西班牙,于去年年底去世,享年117岁。无癌症、神经退行性疾病等常见老年病,仅患支气管扩张、骨关节炎等轻度慢性病,日常遵循地中海饮食,每日摄入含益生菌的酸奶。

      研究团队采用全维度多组学分析,覆盖 6 大层面:

      基因组:全基因组测序(WGS)、光学基因组图谱(OGM);表观基因组:DNA 甲基化芯片(85 万 + CpG 位点)、全基因组亚硫酸氢盐测序(WGBS);转录组:单细胞 RNA 测序(scRNA-seq);代谢组:质子核磁共振(1H-NMR);蛋白质组:细胞外囊泡(ECVs)蛋白质谱分析;微生物组:粪便 16S rRNA 测序;基于芯片的甲基化谱分析等多种技术,同时采用高通量定量荧光原位杂交技术(FISH),测量该参与者细胞中的端粒长度。并对不同样本类型内部及样本类型间的基因组、转录组、代谢组、蛋白质组和表观基因组特征进行了评估。

      研究人员将这人的 CpG DNA 甲基化数据,与已发表的另外81名21岁-78岁人群的 DNA甲基化数据进行对比分析;并将她细胞外囊泡(ECV)中的蛋白质,与另外4名49岁-65岁绝经后女性细胞外囊泡中的蛋白质进行比较。同样,该团队在微生物组、线粒体、免疫细胞谱系等其他分析中,也纳入了与已发表的健康成年人数据的对比。

与长寿相关的核心指标及特征

      研究发现,M116 的长寿特征呈现 “衰老标志物与保护性特征共存” 的独特模式,具体可分为 “衰老相关指标”(仅反映年龄,不预测疾病)和 “保护性长寿特征”(抵御疾病、维持健康)两类。这项研究虽仅基于这一位特殊个体,但得出的结论显示,极端高龄与健康状况不佳并非存在必然的内在关联,这两个过程在分子水平上是可以区分和剖析的。

(一)仅反映年龄的衰老标志物(非疾病风险指标)

      这类指标体现 M116 的极端高龄,但未导致疾病,颠覆了 “衰老标志物 = 疾病风险” 的传统认知。

端粒极度缩短

     外周血单个核细胞(PBMCs)端粒平均长度仅 8kb,是所有健康人中最短;且40%端粒长度低于对照组20百分位。研究推测:端粒缩短更像“衰老时钟”,而非疾病预测因子;极端端粒损耗或可能限制癌细胞增殖,可能是M116无癌症的原因之一。

克隆性造血(CHIP)突变

     携带 SF3B1(RNA 剪接因子)和 TET2(DNA去甲基化酶)基因突变,这类突变通常与骨髓恶性肿瘤、心血管病风险相关。例外点:M116 未发生相关疾病,推测可能因 “缺乏协同致癌突变”“免疫监视增强” 或 “克隆扩张受限”。

免疫细胞群体老化

     年龄相关 B 细胞(ABCs)显著扩增,且高表达癌基因 MYC(通常与 B 细胞恶性肿瘤前体相关);衰老 T 细胞(CD28⁻/CD57⁺)比例最高, naive T 细胞(CD45RA⁺/CCR7⁺)比例最低,符合衰老免疫特征,但未引发感染或自身免疫病。

(二)驱动健康长寿的保护性特征(核心长寿指标)

这类特征在 M116 中异常富集,且与年轻人群更相似,是其“高龄无病”的关键:

基因组:罕见保护性变异与功能富集

独家罕见纯合变异:7个纯合变异(如 DSCAML1、MAP4K3、PCDHA1-9),未在欧洲对照人群中发现,分别关联:

免疫功能(DSCAML1:调节 T 细胞分化、抗菌反应);

寿命调控(MAP4K3:线虫中已证实延长寿命,人类中抑制自身免疫与癌症);

心脑健康(PCDHA1-9:保护脑老化、预防先天性心脏病)。

经典长寿基因优势基因型

APOE 基因:携带 GG 基因型(rs769449),无致病 A 等位基因(A 等位基因与阿尔茨海默病、心血管病风险升高相关);RABGAP1L、TMEM43 等基因:纯合携带长寿关联等位基因,无任何短寿相关有害变异。

通路富集:罕见变异集中在“免疫调节”(胸腺 T 细胞分化、抗原受体信号)、“心脑保护”(心房隔膜形成、神经轴突功能)、“线粒体代谢”(氧化磷酸化)三大通路,全方位抵御衰老相关疾病。

代谢组:高效脂质代谢与低炎症

“健康脂质谱” 标杆

极低风险指标:VLDL 胆固醇(6mg/dl,参考值 <22)、甘油三酯(TG/HDL-C=1.1,参考值 < 3.0)、小 HDL 颗粒数(10μmol/l,参考值> 15);

高保护指标:HDL 胆固醇(72mg/dl,参考值 > 50)、中 / 大 HDL 颗粒数(16.9μmol/l,参考值 > 8.2),符合 “高效脂蛋白成熟” 特征,与英国生物银行中 “延长寿命、预防痴呆” 的代谢模式完全匹配。

极低炎症水平

炎症标志物 GlycA(621μmol/l,参考值 < 650)、GlycB(352μmol/l,参考值 < 340)均处于低水平,GlycA 是心血管事件的独立预测因子,低水平意味着极低的微

微生物组:年轻化抗炎菌群结构

双歧杆菌(Bifidobacterium)显著富集

粪便中双歧杆菌属丰度远高于 61-91 岁对照组,而该菌属通常随年龄增长减少;

功能关联:双歧杆菌可产短链脂肪酸(SCFA)、共轭亚油酸,抑制肠道炎症,与 M116 的低炎症代谢谱呼应;且 M116 每日摄入含乳酸菌的酸奶,推测饮食通过调节肠道菌群促进长寿。

有害菌减少

变形菌门(Proteobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobiota)及促炎菌属梭状芽孢杆菌(Clostridium)丰度低于对照组,这些菌属与老年虚弱、肠道通透性增加相关。

表观基因组:表观年龄显著 “年轻化”

DNA 甲基化时钟减速

6 种主流表观时钟(如 Horvath 时钟、 Hannum 时钟)测算显示,M116 的生物年龄比实际年龄年轻 10-20 岁,且唾液、血液、尿液三种组织结果一致;

独立验证:核糖体 DNA(rDNA)甲基化时钟(基于 WGBS 数据)显示,生物年龄比实际年龄低 23.17 岁,衰老速度(年龄 pace)为 - 17.34 岁,证实 “表观年轻化” 并非技术偏差。

重复序列高甲基化:

LINE-1、ALU、内源性逆转录病毒(ERV)等重复序列保持高甲基化,与年轻人群一致;而通常衰老会导致这些序列去甲基化,引发基因组不稳定。M116 的重复序列甲基化或通过 “抑制基因组跳跃元件激活” 保护染色体稳定。

蛋白质组:细胞外囊泡(ECVs)保护性蛋白富集

与 49-65 岁绝经后女性相比,M116 的 ECVs 中 231 种蛋白差异表达,核心富集通路:

抗炎与免疫保护:补体激活、B 细胞体液免疫增强,促炎因子表达降低;

脂质代谢优化:脂蛋白转运、胆固醇清除相关蛋白(如 LRP1/2)上调,与代谢组 “健康脂质谱” 呼应;

抗氧化应激:氧化解毒蛋白(如 SOD、CAT)表达升高,减少活性氧损伤。

(三)研究核心结论与意义

长寿新范式:极端长寿的关键是 “衰老标志物与保护性特征共存”。端粒缩短、CHIP 突变等仅反映年龄,而保护性基因组变异、高效代谢、年轻化菌群/表观组才是健康长寿的核心。

潜在干预靶点:基因层面:APOE、DSCAML1 等可作为抗衰老药物研发靶点;

微生物层面:双歧杆菌或酸奶饮食可作为 “肠道年轻化” 干预手段;

表观层面:维持重复序列甲基化或为延缓衰老的新方向。

局限性:单一个体研究,结论需大样本长寿人群验证;未分析运动、药物等因素的影响,需前瞻性研究补充。

      研究结果帮助识别出了可能帮助许多老年人更长寿、更健康生活的因素。例如,研究发现了与健康长寿相关的特定基因,这些基因有望成为药物研发的新靶点。研究人员提醒,目前的研究结果仍需更多长寿人群的研究以及前瞻性研究来验证。前瞻性研究需对个体随年龄增长的过程进行长期追踪,尤其是在考虑制定抗衰老干预策略时。

The multiomics blueprint of the individual with the most extreme lifespan.Cell Reports Medicine, October 21, 2025 

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