FOXP1蛋白及其生物材料对心脏衰老的调控作用

本发明属于生物，具体涉及foxp1蛋白及其生物材料对心脏衰老的调控作用。

背景技术：

1、衰老是冠心病、高血压、缺血性疾病和心力衰竭等心血管疾病(cardiovasculardiseases，cvd)的首要风险因素。伴随衰老进程，心脏负荷增加，心脏出现代偿性肥大，这种适应性状态增加了心力衰竭的风险。在心脏的四个腔室中，左心室位于心脏左下方，其负责将含氧血液泵入主动脉，然后泵入身体的所有脏器组织中。由于左心室功能对机体健康状态至关重要，因此，深入解析左心室衰老的驱动因素及潜在机制，发掘干预心脏衰老的新型靶标十分关键。

2、左心室由心肌细胞(cms)、成纤维细胞、内皮细胞、心脏传导系统细胞和免疫细胞等多种细胞类型组成。这些细胞类型会随着年龄增长而产生不同的表型，并发生细胞水平和分子水平上的改变。心肌细胞数量会随着细胞死亡或衰老过程而减少，心肌细胞形态变大，左室壁增厚、肥大。此外，衰老的心肌细胞也表现出表观遗传和转录水平的改变，以及蛋白稳态失衡。研究表明，心肌细胞衰老导致一系列分子机制改变，包括tgf-β信号通路激活、肾素-血管紧张素-醛固酮系统对β-肾上腺素能信号的反应减弱，以及pi3k/akt/mtor通路的抑制。此外，t细胞和b细胞等免疫细胞与心脏衰老相关炎症和组织重塑密切相关。因此，利用单细胞测序技术绘制年老左心室的基因表达谱，对解析细胞多样性和心脏衰老相关机制方面具有重要价值。

3、但是由于伦理限制，很难从健康人群和心脏病患者身上获得人类左心室组织。因此，包括食蟹猴等在内的非人类灵长类动物(non-human primates，nhps)是研究衰老的重要模型，其在基因上与人类非常接近，并且它们的心脏结构和功能，以及衰老相关的心血管疾病风险标记物也与人类相似。因此，非人类灵长类动物是心脏衰老研究的理想模型，可以对健康和衰老食蟹猴左心室组织进行取材和全面研究。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：如何调控调控机体和/或器官和/或组织和/或细胞的衰老水平。

2、为解决上述技术问题，第一个方面，本发明提供应用，所述应用为下述中任一种：

3、a1)、foxp1蛋白或调控所述foxp1蛋白编码基因表达的物质或调控所述foxp1蛋白活性或含量的物质在调控机体和/或器官和/或组织和/或细胞衰老水平中的应用；

4、a2)、foxp1蛋白或调控所述foxp1蛋白编码基因表达的物质或调控所述foxp1蛋白活性或含量的物质在制备调控机体和/或器官和/或组织和/或细胞衰老水平的产品中的应用；

5、a3)、foxp1蛋白或调控所述foxp1蛋白编码基因表达的物质或调控所述foxp1蛋白活性或含量的物质在鉴定或辅助鉴定机体和/或器官和/或组织和/或细胞衰老水平中的应用；

6、a4)、foxp1蛋白或调控所述foxp1蛋白编码基因表达的物质或调控所述foxp1蛋白活性或含量的物质在制备鉴定或辅助鉴定机体和/或器官和/或组织和/或细胞衰老水平的产品中的应用。

7、本发明中，所述foxp1蛋白可为天然的蛋白，如来源于哺乳动物的蛋白，也可为非天然的蛋白，如重组蛋白等，所述重组蛋白只要具有天然的蛋白的功能即可。

8、其中，人foxp1蛋白及其编码基因的genbank accession：af146698.2(updatedate：29-dec-2016)；食蟹猴的foxp1蛋白及其编码基因的genbank accession：xm_015445389.2(update date：08-dec-2021)。

9、进一步地，上述的应用中，所述调控所述foxp1蛋白编码基因表达的物质或调控所述foxp1蛋白活性或含量的物质为生物材料，所述生物材料为下述任一种：

10、b1)、抑制或降低所述foxp1蛋白的编码基因的表达的rna分子或抑制或降低所述foxp1蛋白的活性或含量的rna分子；

11、b2)、编码所述foxp1蛋白的核酸分子；

12、b3)、含有b2)所述核酸分子的表达盒；

13、b4)、含有b2)所述核酸分子的重组载体、或含有b3)所述表达盒的重组载体；

14、b5)、含有b2)所述核酸分子的重组微生物、或含有b3)所述表达盒的重组微生物、或含有b4)所述重组载体的重组微生物；

15、b6)、含有b2)所述核酸分子的转基因动物细胞系、或含有b3)所述表达盒的转基因动物细胞系、或含有b4)所述重组载体的转基因动物细胞系；

16、b7、含有b2)所述核酸分子的转基因动物组织、或含有b3)所述表达盒的转基因动物组织、或含有b4)所述重组载体的转基因动物组织；

17、b8)、含有b2)所述核酸分子的转基因动物器官、或含有b3)所述表达盒的转基因动物器官、或含有b4)所述重组载体的转基因动物器官。

18、进一步地，上述的应用中，所述抑制或降低所述foxp1蛋白的编码基因的表达的rna分子或抑制或降低所述foxp1蛋白的活性或含量的rna分子选自下述任一种或2种，

19、i1)、rna分子的靶标序列为foxp1蛋白的编码基因；

20、i2)、rna分子的核苷酸序列是seq id no.1；

21、i3)、rna分子的核苷酸序列是seq id no.2。

22、其中，i2)所示rna分子的靶标序列的核苷酸序列是seq id no.1；i3)所示rna分子的的靶标序列核苷酸序列是seq id no.2。

23、进一步地，上述的应用中，b2)所述核酸分子可为所述foxp1蛋白的编码基因，所述foxp1蛋白的编码基因为foxp1基因。

24、为解决上述技术问题，第二个方面，本发明提供一种调控机体和/或器官和/或组织和/或细胞衰老水平的方法，包括通过调控机体和/或器官和/或组织和/或细胞中的所述foxp1蛋白活性或含量，实现调控机体和/或器官和/或组织和/或细胞的衰老水平的目的。

25、进一步地，上述的方法中，所述组织可为离体的组织，所述细胞可为离体的细胞。

26、进一步地，上述的方法中，所述方法包括向机体和/或器官和/或组织和/或细胞中导入上述的rna分子，提高或上调机体和/或器官和/或组织和/或细胞的衰老水平。

27、本发明中，所述调控可为上调或增强或提高。所述调控也可为下调或减弱或降低。

28、为解决上述技术问题，第三个方面，本发明提供构建重组细胞的方法，所述方法包括向受体细胞中导入抑制或降低上述foxp1蛋白的编码基因的表达的rna分子或抑制或降低所述foxp1蛋白的活性或含量的rna分子来抑制或降低或下调所述受体细胞中的所述foxp1蛋白的活性或含量，得到衰老水平高于受体细胞的重组细胞。

29、上述方法中，所述细胞可为离体的细胞。所述受体细胞可为哺乳动物细胞。

30、进一步地，所述哺乳动物细胞可为心肌细胞。所述哺乳动物可为灵长类动物，如人。

31、在本发明的一个实施例中，所述心肌细胞为胚胎干细胞分化而成的心肌细胞。

32、为解决上述技术问题，第四个方面，本发明提供由上述方法构建的重组细胞。

33、本发明提供的重组细胞可用于研究foxp1的敲低如何促进心肌细胞的促肥大重塑，反映了在老年猴子的左心室组织中观察到的衰老表型。该重组细胞可用于研究foxp1调控衰老的机制。

34、为解决上述技术问题，第五个方面，本发明提供鉴定或辅助鉴定机体和/或器官和/或组织和/或细胞衰老水平的方法，包括测定机体和/或器官和/或组织和/或细胞所述foxp1蛋白的编码基因的表达量，所述表达量高的机体和/或器官和/或组织和/或细胞的衰老水平低于或候选低于所述表达量低的机体和/或器官和/或组织和/或细胞。

35、进一步地，上述的方法中，通过rt-pcr测定机体和/或器官和/或组织和/或细胞所述foxp1蛋白的编码基因的相对表达量，所述rt-pcr的引物为foxp1-f和foxp1-r，

36、所述foxp1-f是核苷酸序列如seq id no.3所示的单链dna；

37、所述foxp1-r是核苷酸序列如seq id no.4所示的单链dna。

38、为解决上述技术问题，第六个方面，本发明提供上述的foxp1蛋白蛋白或上述的生物材料或上述的引物foxp1-f和foxp1-r。

39、本发明所提供的的应用或方法可以是疾病的诊断和治疗的目的，也可以是非疾病的诊断和治疗的目的。

40、本发明中，所述机体可为哺乳动物。

41、进一步地，所述哺乳动物可为灵长类动物。

42、进一步地，所述灵长类动物可为人或非人灵长类动物。

43、进一步地，所述非人灵长类动物可为食蟹猴。

44、本发明中，所述器官可为心脏。

45、本发明中，所述组织可为心脏左心室。

46、本发明中，所述细胞可为哺乳动物细胞。

47、进一步地，所述哺乳动物细胞可为心肌细胞。

48、在本发明的一个实施例中，所述心肌细胞可为胚胎干细胞分化而成的心肌细胞。

49、本发明中，所述衰老在细胞水平主要包括①细胞相对面积，如心肌细胞的横截面积增大；②心脏肥大标志物bnp和anp相对表达量增加；③心肌细胞钙瞬变振幅显著增加，心肌细胞钙超载，表明心脏损伤的积累；④sa-β-gal染色阳性率增加；⑤细胞中衰老标志物p16和p21的相对表达量增加。

50、本发明中，所述衰老在组织水平的表现包括：①心肌细胞横截面积相对于对照增加，说明年老的左心室出现了心肌肥厚的表型；②左心室组织的间质和血管周围部位的纤维化区域显著增加；③通过左心室cd45免疫荧光染色结果显示，年老左心室中炎症细胞浸润增多；④s100a8阳性细胞也随年龄增长而升高，以往认为s100a8作为炎症刺激免疫应答分子，从活化的巨噬细胞或中性粒细胞中释放；⑤p21阳性细胞增加；异染色质相关蛋白(hp1-α和hp1-γ)和异染色质相关组蛋白标记h3k9me3以及核纤层蛋白lamin b2下调；⑥对心肌细胞间信号传导很重要的间隙连接蛋白cx43在老年左心室组织中也下调。

51、本发明取得的有益技术效果：

52、1)本发明首次建立年轻和老年健康食蟹猴左心室组织的单核转录组图谱。基于这些数据集，确定了具有细胞类型特异性的差异表达基因，以及非人类灵长类动物的左心室衰老相关基因调控网络。并且揭示并验证了一种抵抗心脏衰老的重要调控因子---foxp1。foxp1在食蟹猴左心室组织和人类心肌细胞中均发挥延缓心脏衰老的作用。因此，本研究以单细胞分辨率全面解析灵长类动物的左心室衰老，为延缓心脏衰老和年龄相关的心血管疾病的治疗提供新的策略。

53、2)本发明提供的重组细胞的构建方法可构建出foxp1蛋白表达抑制的转染的心肌细胞，所述转染的心肌细胞可用于研究foxp1的敲低如何促进心肌细胞的促肥大重塑，反映了在老年猴子的左心室组织中观察到的衰老表型。为机体和/或器官和/或组织和/或细胞的衰老研究提供了细胞模型。