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“致远九期”曾秋瑞作为第一作者在Cell发文:绘制衰老大脑单细胞多维图谱,揭示“跳跃基因”苏醒等关键机制

2026年3月11日,“致远九期” (2020届)生物医学科学方向毕业生,加州大学圣地亚哥分校在读博士曾秋瑞作为第一作者,在国际顶尖学术期刊Cell上发表了题为《Cell-type-specific transposon demethylation and TAD remodeling in aging mouse brain》的研究论文。该研究由美国索尔克生物研究所Joseph Ecker团队领衔,与纽约大学基因组中心任兵团队合作完成。研究通过整合单细胞DNA甲基化、染色质三维结构及空间转录组学技术,首次系统描绘了衰老过程中小鼠大脑8个脑区、36种细胞类型的表观遗传全景图,从多个全新维度揭示了大脑衰老的分子机制。

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研究发现不同细胞的“老化步调”不同,胶质细胞(特别是少突胶质细胞前体细胞)的表观遗传变化比神经元剧烈约6倍,且83.6%的变化具有细胞类型特异性。研究还揭示了沉睡的“跳跃基因”被唤醒的现象,发现近三分之一的衰老相关甲基化丢失发生在转座元件区域,这些被长期抑制的“跳跃基因”在衰老过程中因甲基化丢失而重新活跃,可能引发基因组不稳定和神经炎症。同时,基因组三维结构也发生改变,细胞核内DNA的“功能隔间”(TAD)边界在衰老中显著增强,导致基因调控网络被扰乱,尤其影响兴奋性神经元,受此影响的基因与阿尔茨海默病的关键病理过程相关。此外,相同细胞在不同脑区的老化轨迹各异,研究通过空间转录组学发现,即使是同一类型的细胞,其老化特征也高度依赖于所处的脑区,例如前海马区域的颗粒细胞比后海马区域积累了更多的表观遗传变化。为了深入理解这些变化,团队还开发了名为EpiAgingTransformer的深度学习模型,通过整合多维数据,能以高达74.5%的准确率预测基因在衰老过程中的表达变化。这项研究以前所未有的分辨率绘制了大脑衰老的分子地图,不仅为理解神经退行性疾病的起源提供了关键线索,也为未来开发延缓大脑衰老的干预策略奠定了重要基础。

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曾秋瑞做客致远学院“对话院友”讲座

谈及科研之路的起点,曾秋瑞回忆道:“本科期间,在发育生物学的课程上,当我学习到人如何从一颗受精卵发育成一个完整的个体时,开始对表观遗传产生了浓厚的兴趣,这也成为我科研启蒙的契机。”在致远学院的求学经历,也为她的科研之路打下了深刻烙印。学院倡导的“敢想敢问”学术氛围,鼓励学生与导师深度交流的小班讨论课模式,以及跨学科交叉的培养体系,都让她在潜移默化中建立起提出问题、拆解问题的思维习惯。在她看来,这种“勇敢提问”的能力,正是科研创新的起点。

本科期间,她曾赴哈佛大学交流学习,进一步聚焦于衰老研究方向,为日后博士课题奠定了坚实基础。她认为科研需要坚持,也要敢于在未知中尝试。只要认准了方向,就值得全力以赴。本科毕业后,她前往加州大学圣地亚哥分校与索尔克生物研究所(Salk Institute)Joe Ecker实验室攻读计算生物学,主要从事表观遗传在大脑发育及衰老中的机制及变化的研究。她此前曾在Nature(2020,2023),Science(2023)等顶刊发表多篇共一/共同作者论文。

论文链接https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00222-9

林依洁
致远学院
孙殷彤
孙佳