来源：iNature（ID：Plant_ihuman）
干细胞非常小。 小尺寸对干细胞功能是否重要尚不清楚。
2021年11月12日，美国麻省理工学院JETTE LENGEFELD团队在Science Advances在线发表题为“Cell size is a determinant of stem cell potential during aging”的研究论文，该研究发现造血干细胞 (HSC) 在已知会降低干细胞功能的条件下增大。 大HSC 的这种适应性降低是由于增殖减少并伴随着新陈代谢的改变。
在导致干细胞衰竭的条件下，防止 HSC 增大或减少大 HSC 的大小可以避免干细胞潜力的损失。 最后，该研究表明小鼠和人类 HSC 在衰老过程中会增大。 防止这种与年龄相关的增大可以改善 HSC 功能。 总之，该研究发现小细胞尺寸对体内干细胞功能很重要，并提出干细胞增大导致其在衰老过程中的功能下降。
成体干细胞对于维持体内的许多组织至关重要。例如，造血干细胞 (HSC) 在整个生命过程中构建血液系统。观察到单个 HSC 在与辐射防护骨髓 (BM) 共同注射时，可以重新填充受过致命辐射的小鼠的造血区室，这说明了它们增殖和分化为血液谱系的强大能力。
与几乎所有细胞类型一样，HSC 分裂与细胞生长相关。通过大分子生物合成增加细胞体积和质量可确保干细胞在分裂后保持恒定的大小。生长控制由 mTOR（哺乳动物雷帕霉素靶点）途径介导，该途径可根据氨基酸可用性和生长信号调节大分子生物合成。细胞生长最终控制细胞周期进程。Cdk4/6–cyclin D 复合物驱动 HSC 决定退出静止状态和分裂。它们通过使视网膜母细胞瘤 (Rb) 蛋白失活来促进细胞周期进入。 Rb 通过抑制进入 S 期所需基因的表达来抑制 G1/S 转变。
损伤后和衰老过程中，干细胞功能下降。例如，与年轻的 HSC 相比，旧的 HSC 在移植试验中的竞争力较低。在培养中，哺乳动物细胞会经历复制性衰老——一种不可逆的细胞周期停滞。随着年龄的增长，衰老细胞会在小鼠和人类中积累。在培养细胞中导致复制性衰老的过程是否也介导了体内干细胞衰老，目前尚不清楚。
衰老细胞的一个关键特征是它们的大尺寸。最近在出芽酵母和培养的人类细胞方面的工作为这一观察结果提供了解释。衰老细胞很大，因为细胞生长和分裂只是松散耦合。如果细胞分裂被损伤诱导的细胞周期检查点阻止，那么大分子生物合成将继续驱动细胞生长。因此，细胞体积增加，而 DNA 含量却没有相应增加。一旦细胞周期停滞被解除，细胞就会以更大的尺寸恢复分裂，并降低 DNA:细胞质比。
老年人的 HSC 更大（图源自Science Advances）
因此，细胞经历的分裂越多，它就越频繁地遇到细胞周期停滞——诱导损伤。在酵母和培养的哺乳动物细胞的复制衰老过程中，细胞大小增加，DNA：细胞质比降低。细胞增大影响体外细胞生理学。在 DNA 含量没有相应增加的情况下，年轻细胞被处理成大尺寸，表现出在衰老细胞中观察到的许多表型——首先是增殖缺陷 。大细胞尺寸是否是体内细胞衰老过程中衰老和健康损失的原因尚不清楚。
在这里该研究展示了细胞大小影响体内 HSC 的功能。已知会导致干细胞功能障碍的条件——DNA 损伤、细胞周期停滞、细胞分裂频率增加和衰老——会导致 HSC 的大小增加。通过干扰大分子生物合成或通过加速 G1 进展来减小其大尺寸来防止 HSC 增大，从而防止干细胞潜力的丧失。总之，该研究发现细胞大小是干细胞潜力的关键决定因素，并提出在 DNA 损伤和衰老过程中，干细胞增大导致 HSC 的功能下降。
参考消息：
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abk0271
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