研究背景

近日，一篇發(fā)表在國際雜志《Nature Communications》上的研究報告中，來自美國南加州大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過研究識別出了能影響果蠅和人類壽命的關(guān)鍵代謝產(chǎn)物。利用先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)和系統(tǒng)生物學(xué)手段，研究人員分析并關(guān)聯(lián)了果蠅和人類機(jī)體中的大量數(shù)據(jù)集，從而識別出了影響這兩種物種壽命的關(guān)鍵代謝產(chǎn)物，特別是蘇氨酸（threonine）。

 

  研究方法

- **數(shù)據(jù)集分析**：研究人員分析了120種代謝產(chǎn)物和160種果蠅的數(shù)據(jù)，這些果蠅分別處于飲食限制和正常飲食中，旨在揭示針對飲食產(chǎn)生反應(yīng)的不同表型如何影響機(jī)體的壽命和健康壽命。

- **系統(tǒng)生物學(xué)方法**：利用代謝組學(xué)、表型和基因組學(xué)分析，研究人員采用了機(jī)器學(xué)習(xí)和系統(tǒng)生物學(xué)方法，將果蠅和人類的數(shù)據(jù)集進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。

- **人類數(shù)據(jù)驗證**：研究人員利用人類數(shù)據(jù)集驗證了在果蠅中發(fā)現(xiàn)的代謝產(chǎn)物，特別是蘇氨酸，以確認(rèn)這些代謝產(chǎn)物在兩種物種中的保守性和對人類的影響。

 

 主要發(fā)現(xiàn)

- **蘇氨酸的作用**：研究發(fā)現(xiàn)，蘇氨酸是一種關(guān)鍵的代謝產(chǎn)物，能夠影響果蠅和人類的壽命和健康壽命。蘇氨酸在膠原蛋白和彈性蛋白的產(chǎn)生過程中扮演著重要角色，同時也參與到了血液凝固、脂肪代謝和免疫功能等多種功能中。

- **性別和種類特異性**：在果蠅中，蘇氨酸能以性別和種類特異性方式延長壽命，攜帶高水平蘇氨酸相關(guān)代謝產(chǎn)物的個體的壽命往往更長且更加健康。

- **乳清酸的負(fù)面影響**：相對而言，乳清酸（Orotate）與機(jī)體衰老呈負(fù)相關(guān)關(guān)聯(lián)。在果蠅中，乳清酸能抵消飲食限制所產(chǎn)生的積極影響，而在人類中，乳清酸與較短的壽命有關(guān)。

 

  研究意義

- **跨物種關(guān)聯(lián)**：這項研究通過系統(tǒng)生物學(xué)方法，將果蠅和人類的數(shù)據(jù)集進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，揭示了影響壽命和健康壽命的關(guān)鍵代謝產(chǎn)物，特別是蘇氨酸。

- **精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)**：研究結(jié)果為老年科學(xué)提供了另一種開發(fā)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的方法，而不是尋找一種治療衰老的“靈丹妙藥”。

- **減少小鼠研究需求**：這種方法能夠減少對小鼠進(jìn)行研究的需求，因為研究人員可以通過果蠅和人類數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)來驗證發(fā)現(xiàn)，從而加速科學(xué)研究的進(jìn)展。

 

 研究者觀點

- **Pankaj Kapahi教授**：如果沒有這種開創(chuàng)性的方法，這些結(jié)果或許就不可能得到。很多數(shù)據(jù)并沒有在物種之間進(jìn)行關(guān)聯(lián)，這種方法在識別改善人類健康的潛在干預(yù)措施方面，有望改變游戲規(guī)則。

- **研究者Kapahi**：我們并不是說蘇氨酸在所有條件下都有效，而是我們的研究結(jié)果表明，其在果蠅和人類的亞群中有效。我們的方法為老年科學(xué)提供了另一種開發(fā)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的方法。

 

 未來展望

- **進(jìn)一步研究**：盡管這項研究為理解壽命和健康壽命的代謝機(jī)制提供了新的見解，但仍需進(jìn)行更多研究以驗證這些發(fā)現(xiàn)并將其應(yīng)用于臨床實踐。

- **臨床應(yīng)用**：基于這些發(fā)現(xiàn)，研究人員可以開發(fā)新的靶向性療法，特別是針對蘇氨酸的補(bǔ)充或調(diào)節(jié)，以延長壽命和改善健康壽命。

- **擴(kuò)大研究范圍**：研究人員希望更大的研究團(tuán)體能采用這種方法，以進(jìn)一步驗證和擴(kuò)展這些發(fā)現(xiàn)，推動老年科學(xué)的發(fā)展。

 

 結(jié)論

本文研究結(jié)果表明，利用來自果蠅和人類機(jī)體的自然遺傳變異數(shù)據(jù)，研究人員利用系統(tǒng)生物學(xué)方法闡明了飲食依賴的壽命和健康壽命變化的潛在治療途徑和代謝組學(xué)靶點。這些發(fā)現(xiàn)不僅為理解壽命和健康壽命的代謝機(jī)制提供了新的視角，還為開發(fā)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)方法提供了重要的科學(xué)依據(jù)。