再生是机体修复受损、病变或衰老组织的重要过程，机体再生能力随进化和衰老而逐步丧失，但其中的分子机制尚不明确。内源性小分子代谢物在不同物种间相对保守，但人们对能够调节衰老和再生的小分子代谢物还知之甚少。通过学习动物的再生过程及具有较强再生能力的年轻组织和干细胞，理论上有望发现跨物种保守且调节再生和衰老的关键代谢小分子，从而为解码再生的代谢调控机制，发现促进再生、延缓衰老的关键代谢物提供新线索和思路。

　　2022年2月1日，中国科学院北京基因组研究所张维绮研究组同中国科学院动物研究所刘光慧研究组、曲静研究组等合作，于Cell Discovery杂志在线发表题为“Cross-species metabolomic analysis identifies uridine as a potent regeneration promoting factor”的研究论文。该研究深度解析了跨物种、跨年龄、跨组织的代谢分子特征，首次绘制了多物种不同年龄多组织的内源性代谢物的全景图谱，解码了强再生能力伴随的分子代谢通路，发现尿苷是一种能延缓人类干细胞衰老、促进哺乳动物多组织再生修复的关键代谢物。

　　该研究通过跨物种、跨年龄、跨组织地绘制多种细胞类型的代谢图谱，包括蝾螈断肢再生的芽基、鹿茸干细胞、年轻和年老食蟹猴的多种组织（脑、心脏、肝脏、肌肉、肾脏、脂肪、皮肤、血液）、年轻和衰老的人间充质干细胞，系统揭示了一些跨物种保守的、再生相关代谢通路。例如，再生能力强的生物样本更倾向于富集多胺代谢、尿嘧啶代谢和脂肪酸代谢途径。进一步结合人类干细胞衰老的研究平台，研究人员筛选了潜在的促再生代谢物，发现小分子代谢物尿苷（Uridine）可以明显提升衰老人间充质干细胞的自我更新能力。不仅如此，尿苷处理还能够在多种小鼠的组织损伤模型中助力损伤或病变组织的再生修复：在肌肉损伤模型中有效提升肌肉的再生修复能力、缓解肌肉损伤引起的炎症反应，同时增强小鼠的肢体抓力和系统运动能力；在肝纤维化模型中缓解了四氯化碳诱导的肝纤维化，有效改善肝功能的多个生理指标；在毛发再生模型中，可以刺激毛囊提前进入生长期，从而促进毛发的生长；在心肌梗塞模型中，有效缓解急性炎症、提升损伤心脏的收缩能力；在关节炎模型中，可以促进关节软骨再生、提升小鼠的关节运动能力。以上结果表明，单一代谢物尿苷能够促进哺乳动物多器官组织的再生修复过程。与年轻个体具有较强的再生能力一致，年轻人血液中具有比老年人更高的尿苷含量。此外，研究人员进一步发现，口服尿苷两个月使老年小鼠（22月龄）的肢体抓力和运动能力的显著提升，表明尿苷可以增强年老个体的生理机能。这些发现从多个层面证实了尿苷具有抑制人类干细胞衰老、促进多组织再生修复、提高老年个体生理机能的潜在活性。

　　这些研究发现为深入认识机体损伤或病理修复的机制奠定了理论基础，为衰老的科学评估、衰老相关疾病的防治以及再生医学的发展提供了潜在的分子标记物和干预策略。研究数据已同时上传至衰老多组学数据库Aging Atlas和再生多组学数据库Regeneration Roadmap。

　　该研究由中科院动物研究所、首都医科大学宣武医院、中科院北京基因组研究所（国家生物信息中心）、北京医院、北京大学第三医院等机构合作完成。中科院动物研究所博士研究生刘尊鹏、首都医科大学宣武医院助理研究员李维和副研究员耿令令、北京医院孙亮教授、中科院北京基因组所博士研究生王俏然以及北京大学第三医院于洋教授为论文的共同第一作者。该研究得到了中科院北京基因组研究所任捷研究员、北京大学韩敬东教授、中科院动物研究所宋默识研究员和黄仕强研究员、首都医科大学宣武医院王思研究员和长春科技学院李春义教授的指导与支持，同时获得了国家科技部、国家自然科学基金委、中国科学院及北京市等项目的资助。

　　论文链接

通过跨物种和跨年龄的代谢组分析鉴定促进多组织修复、延缓衰老的关键代谢小分子