維爾紐斯大學（VU）的一個研究團隊開發了一種非侵入性方法，可以追蹤活細胞中的DNA甲基化變化。 這一進展使研究人員能夠即時觀察表觀遺傳修飾，這一過程可能有助於更好地理解細胞衰老和長壽[1]。 通過研究這些變化，科學家們希望開發出新的策略來促進健康老齡化，或許還能提供關於生活方式因素（如飲食）如何影響我們老去時的健康的見解。
實時監測DNA甲基化
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由Saulius KlimaÅšauskas教授領導的VU團隊開發的方法，可以在活細胞內非侵入性地監測DNA甲基化。 這使得研究人員能夠捕捉到即時的表觀遺傳變化，這是一個突破，可能會增強我們對細胞過程隨年齡演變的理解。 該方法利用了工程化的甲硫氨酸腺苷轉移酶級聯反應，允許進行代謝標記的DNA。 通過修改甲硫氨酸——甲基化過程中的關鍵氨基酸——並添加一個擴展的分子尾巴，團隊創建了一種甲硫氨酸類似物，可以作為天然分子的替代品，充當甲基供體。 這種工程化的類似物與細胞內的DNA甲基轉移酶酶結合，使研究人員能夠標記並跟蹤甲基化活動隨時間的變化。
“我們開發的方法使我們能夠探索以前很少研究的過程，”KlimaÅšauskas解釋道，“這是在研究可能深刻影響人類健康的表觀遺傳變化方面邁出的重要一步。 ”
這項新技術基於細胞攝取修飾的甲硫氨酸類似物，能夠在不改變細胞自然狀態的情況下實現實時監測DNA甲基化。 類似物可以通過細胞膜進入細胞，作為天然甲硫氨酸的無毒替代品，融入細胞DNA甲基化過程，最大限度地減少對細胞功能的潛在干擾。
甲硫氨酸：具有表觀遺傳影響的飲食成分
這項研究的核心是甲硫氨酸，一種對多種細胞過程至關重要的必需氨基酸。 甲硫氨酸被轉化為S-腺苷甲硫氨酸（SAM），這是一種通用的甲基供體，用於DNA、RNA和蛋白質的甲基化。 SAM對於轉移甲基基團至關重要，這些甲基基團像分子開關一樣，可以開啟或關閉基因。
“生物分子的甲基化是一個普遍的生化過程，發生在每個細胞中，”研究團隊成員之一Liepa GasiulÄ博士解釋道，“你可以把DNA修飾想像成帶有標點符號的句子，其中單詞代表DNA，標點符號是甲基化修飾——它們決定了句子的讀法和理解方式。 ”
甲基化失衡會影響多種細胞功能，包括新陳代謝、神經健康和免疫反應，這些都是維持生命活力和健康的關鍵因素。
使用修飾的甲硫氨酸類似物進行非侵入性跟蹤
通過使用CRISPR/Cas9技術，研究團隊改造了小鼠胚胎幹細胞，使其表達能夠整合修飾的甲硫氨酸類似物的酶，從而實現甲基化活動的實時觀察。 這種方法使得研究人員能夠跟蹤特定表觀遺傳變化在活細胞中隨時間的發展。
“重要的是，開發的方法是非侵入性的——穩定的無毒甲硫氨酸類似物可以自由穿過細胞膜並進入細胞，”KlimaÅšauskas解釋道，“這為在體內研究中應用這項技術提供了機會，例如在小鼠身上觀察活體生物的變化。 ”
這一創新技術可以在不干擾細胞自然甲基化過程的情況下評估DNA甲基化動力學在各種生理條件下的變化。 通過促進體內跟蹤，該技術可以幫助識別不同因素如何影響表觀遺傳模式，從而可能為更健康的老齡化提供生活方式建議。
展望未來
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關於飲食中甲硫氨酸作用的研究突顯了其對壽命和健康跨度的潛在影響。 研究表明，限制甲硫氨酸可以支持細胞健康，並可能有助於更長、更健康的生活[2,3]。 VU團隊的方法可以提供寶貴的見解，了解飲食中的甲硫氨酸水準如何在分子水平上影響衰老，從而為支持長期健康的飲食建議提供資訊。
除了探索甲硫氨酸與細胞功能之間的聯繫外，這項研究還具有癌症治療的潛力，因為癌細胞高度依賴於甲硫氨酸。 “細胞的癌變性質越強，它對甲硫氨酸的依賴性就越高，”GasiulÄ補充道，指出臨床前研究表明，低甲硫氨酸飲食可以增強化療和放療的效果，降低轉移風險。
隨著關於甲硫氨酸限制飲食的臨床試驗正在進行，這項研究可能為對抗癌症和其他與表觀遺傳變化相關的疾病開闢創新策略，標誌著治療方法的重大突破。