脊椎动物衰老是复杂和缓慢发生的过程,在形态和生理上均表现出器官异质性,主要表现为组织和生理功能的完整性丧失,导致生理功能受损和死亡率增加;且衰老过程受到复杂的机制调控。近几年来,不同研究组以小鼠为模型,开展了一系列针对不同年龄的小鼠在组织水平和单细胞水平基因表达变化的系统性研究,以深入探索衰老调控机制。但现有研究缺乏对具有不同衰老特征的神经组织如海马与皮质的刻画,也缺乏细致深入的调控机制探讨和细胞及分子层面的分析和研究。本课题对青年、中年和老年C57BL/6小鼠的皮质、海马、肾脏和心脏组织进行了转录组测序;采用多种分析策略探讨自然衰老过程中各组织普适性功能特征变化以及组织特异性变化;并借助实验对重要的机制进行了深入研究。对测序数据质量和数据量评估显示,除心脏样本外,其它各组数据质量均符合评价标准,因此后续分析中舍弃心脏组织数据。MDS以及PCA分析样本间差异,表明差异主要体现在组织差异和衰老影响。为探索衰老过程中跨组织的普适性功能特征和调控机制,采用CSEPCT算法进行分析。结果表明,中性粒细胞聚集、碱基切除修复机制等在三个组织中普适性存在。进一步分析发现,参与中性粒细胞聚集的趋化因子相关基因,与衰老相关分泌表型存在关联。我们借助GSEA分析发现,老年小鼠的海马和肾脏中衰老相关分泌表型较为明显。为探索衰老过程中各组织特异性功能变化,采用以下分析策略:1)首先利用Deseq2分析三种组织基因在不同时间节点发生的变化,用维恩图展示差异基因;2)针对三种组织定义四类不同趋势的基因变化模式,包括随年龄呈线性或者近似线性变化的基因簇;随年龄出现U型或倒U型变化的基因簇;青中年阶段发生显著变化基因簇;中老年阶段发生显著变化基因簇;3)对上述四类不同变化模式的基因簇展开相关功能分析和验证。数据分析发现,除其它广泛报道的衰老相关炎症反应外,补体途径相关基因在自然衰老过程中表现出随年龄的表达改变。测序结果和后续验证实验均表明,C4b及其所在补体通路相关的C1qa、C3等基因在三种组织中均随衰老而表达上升。为深入探索补体通路尤其是C4b在神经组织衰老中的作用及机制,我们基于Cas Rx技术构建了C4b敲减体系:实验组AAV-Cas Rx-Triplex-C4b和对照组AAV-Cas RxTriplex-Lac Z,并在HEK293T细胞包装并收获AAV病毒。将得到高滴度病毒分别转染至原代神经元和星形胶质细胞探索相关机制。初步结果显示,该体系在星形胶质细胞和神经元中有效敲低C4b表达,同时基于细胞免疫荧光、Sholl分析对神经元树突复杂性进行统计,结果显示实验组中神经元树突数量受到影响。此外,由于基因表达受到转录水平的一定调控,为进一步探寻衰老过程转录组发生变化的原因,我们利用MAGIC算法初步分析探讨了不同组织的基因表达变化的可能转录调控机制。