科学家通过简单电击破解细胞衰老密码

Scientists Crack the Code of Cellular Aging Using Simple Electric Zaps

年轻和衰老的细胞可以通过施加交变电场并分析它们的运动来区分。

想象一下：一位研究人员将一些皮肤细胞放在两个电极之间，按下开关，几分钟内就能知道哪些细胞年轻，哪些已经进入了衰老的暮年——而且完全没有使用任何化学物质接触这些细胞。

这听起来像是科幻小说，但这一幕正在东京的一间实验室里真实上演。

几十年来，科学家在寻找人体组织中的衰老细胞时一直陷入两难境地。识别这些“细胞麻烦制造者”的过程——使用荧光标记和生化标记物——会改变细胞本身，就像试图通过先把野生动物关进笼子来研究它的行为一样。

现在，东京首都大学（Tokyo Metropolitan University）的研究人员找到了一种优雅的解决方案，它能像读取指纹一样解读细胞的年龄，仅需借助交变电场。

衰老的电舞

当助理教授Ippei Yagi的团队对人类皮肤细胞施加电场时，发生了令人惊叹的现象。细胞并非静止不动，而是开始在电极之间来回移动，仿佛跳起了一场微观华尔兹。

有趣的是，衰老细胞的“舞蹈”方式与年轻细胞不同。随着电频率的变化，每个细胞都会达到所谓的“截止频率”——即其运动模式发生显著变化的时刻。可以将其视为每个细胞独特的电签名。

“这种方法被称为频率调制介电泳（FM-DEP），旨在通过测量这个值来表征细胞类型，”研究团队在《IEEE传感器期刊》上发表的研究中解释道。

差异在于细胞膜，具体来说，是细胞老化过程中脂肪脂质分子发生的变化。这些分子变化改变了细胞对电场的响应，从而形成了可检测的衰老特征。

实验室之外的意义

这里涉及的问题至关重要。衰老细胞相当于生物学意义上的“退休怨言族”，它们停止了工作却继续留在体内制造麻烦。这些“细胞糟老头”释放出与动脉硬化、阿尔茨海默病和2型糖尿病相关的炎症化合物。

理解这些细胞如何导致疾病需要在它们的自然状态下进行研究。然而，当前的检测方法存在一个根本问题：

• 化学标签需要数小时才能附着，并且可能改变细胞行为
• 荧光标记需要复杂的准备工作
• 标记过程本身可能引发细胞应激反应
• 结果可能反映的是检测方法，而非细胞的真实属性

这就像试图研究人们穿着亮橙色连体服时的自然行为——方法会影响结果。

从皮肤深层到临床前景

Yagi的团队专注于人类真皮成纤维细胞——这些细胞保持皮肤强韧并帮助伤口愈合。当他们比较衰老成纤维细胞和年轻细胞时，发现两者的电签名始终不同。

其影响迅速扩展。再生医学研究人员需要区分健康细胞与衰老细胞来进行治疗，而这种快速、非侵入性的评估方法可能会带来巨大帮助。药物开发者在筛选潜在抗衰老化合物时，也可以测试细胞效果，而不必担心检测方法是否会歪曲结果。

最令人着迷的是，这种电窗口或许最终可以帮助医生评估患者的生物年龄——超越粗略的生理年龄测量，了解某人细胞层面的实际衰老速度。

前方的道路

研究人员坦诚目前的局限性。他们迄今为止只测试了一种皮肤细胞，更广泛的应用仍然是一个开放性问题。不同类型的细胞可能具有完全不同的电衰老特征，或者该方法可能对某些组织完全无效。

尽管如此，这种方法的优雅之处令人信服。在一个长期以来研究人员因工具改变研究对象而苦恼的领域，有时最好的解决方案竟是出奇的简单。有时候你不需要添加任何东西——只需倾听细胞用它们自己的电语言说出的话。

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