撰稿人:时光派研究所
端粒是真核生物染色体的终端核蛋白结构，在保护染色体DNA末端中起关键作用。
端粒长度(telomere length，TL)具有物种特异性和遗传性。
端粒酶是一种RNA-蛋白质复合体，主要由端粒酶模板RNA(TERC)、端粒酶逆转录酶(TERT)和端粒相关蛋白(TEP)三部分组成。
端粒长度是胚胎干细胞的代谢活性和多能性的标志，在胚胎细胞中，端粒酶具有活性，并且可以保持端粒长度恒定;在成体干细胞中，端粒酶只有有限的活性，仅对端粒的缩短提供部分补偿;而在体细胞中，端粒酶一般没有活性。
端粒长度一直以来被认为同时与细胞衰老和机体衰老密切相关(细胞衰老与机体衰老并不等同，但在两种情况下均发现了端粒的缩短)，它也被看作衰老的生物标志物，并且是老年病发生和进展的风险因素。
近年的研究发现，一种含有端粒重复序列的非编码RNA(telomeric repeat-containing RNA，TERRA)也参与了端粒维持机制。
由于“端粒长度”、“TERRA”和“端粒酶活性”三个元素均表现出了衰老生物标志物的潜质，因此关于其的测量对于抗衰老就尤为重要，对于它们的测量技术的研究有五项重点:
1)如何准确测量;
2)各技术的优缺点;
3)改进的空间;
4)与端粒长度有关的化学临床变量与衰老和老年病的联系;
解决这些问题有助于更加客观地看待端粒长度相关研究及其广泛的成果。
(编者注:纵向研究是指在一段相对长的时间内对同一个或同一批“被试”进行重复的研究)
最近的研究强调了端粒和端粒相关序列(端粒的分子结构请参考链接)的一系列可能的胞内和胞外定位(如下图所示)。
可见，端粒相关序列不仅存在于细胞核中也存在于细胞质，甚至胞外的外泌体中。
一、端粒与衰老及端粒长度的测量
1、端粒与衰老
比如，在欧洲老年人群中发现，短的白细胞端粒是机体功能下降的独立风险因素;也有研究表明端粒磨损与BMI增加有关，这为联接肥胖与衰老提供了一条可能的通路。
除此之外，最近的证据表明，端粒长度可能无法在老年人群中作为功能性衰老的临床标志物，然而它在涉及年轻人和中年人群的纵向研究中却表现出了关键的作用。
这些异质性恰恰表明，相比于“时间”年龄，“生物”年龄能够更加准确地预测衰老的速度。
端粒长度正是目前研究最广泛的“生物年龄预测子”(虽然新的预测子“表冠遗传学时钟”正在兴起)。
注:许多证据表明，不同的预测子可以反映衰老的不同方面，尽管它们之间可能本身就有联系。
越来越多的证据表明白细胞端粒长度与功能障碍相关，可是两者间并没有表现出线性关系，因而，“短端粒”而不是端粒长度可能可以作为衰老和老年病的信息化标志物。
然而，端粒长度从研究到临床的应用被一些生物因素制约，包括，端粒长度对遗传、表冠遗传、环境和行为因素的依赖;同时也被一些技术因素制约，包括，预分析和测量技术标准化差的问题。
下面就列出一些常用的端粒长度测量技术。
2、端粒长度的测量
端粒长度的测量最常用的四大种方法分别是:
1)末端限制性片段(TRF)分析(Southern blot);
2)荧光原位杂交技术(FISH)，包括定量荧光原位杂交(Q-FISH)和流式荧光原位杂交(Flow-FISH);
3)基于聚合酶链式反应(PCR)的分析技术，如，定量PCR(qPCR)、单链端粒长度分析(STELA)，和端粒最短长度分析(TeSLA);
其中末端限制性片段分析被称作端粒长度测量的金标准，然而在临床和流行病学研究中应用最多的方法却是qPCR和FISH。
虽然低创的DNA采集方式被越来越多地使用，但是最常用于端粒长度检测的样本仍然为静脉血。
然而，对于不同样本与端粒长度检测值的关系目前仍然知之甚少。
最近的研究发现，手指刺破干燥血点(finger-prick dried blood spot，DBS)和唾液是微创静脉抽血的可行替代。
值得注意的是，唾液中的端粒长度值要高于全静脉血和DBS中的值。
需要指出的是，以上所有方法的开发都基于“端粒只位于真核细胞核内”的认识，然而，通过前面的说明，我们现在知道这个认识是错误的，因此，如何开发对核外或胞外的端粒长度的测量方式是一个新的挑战。
二、TERRA与衰老及TERRA的测量
1、TERRA与衰老
新观点认为，TERRA分子几乎可以从所有哺乳动物细胞中的端粒转录得到，并且转录方向总是从着丝粒到端粒。
另一个被认为可能的位点是亚端粒区域(具有转录活性的基因组区域，根据转录起始位点的不同，会产生大小从100到9kb不等的长非编码RNA)。
在人的血液和血清中还检测到了无细胞TERRA(cf-TERRA)序列，主要在外泌体中。
值得注意的是，TERRA在染色体末端形成RNA:DNA杂合体，并折叠成为G-四链体(对比通常DNA为双链结构)。
G-四链体
2、TERRA的测量
TERRA测量最常用的方法有:
2)RNA印迹(Northern blot);
3)RNA斑点杂交(RNA dot blot);
TERRA测量面临的最大问题就是转录可以从所有染色体的亚端粒区域开始。
三、端粒酶活性与衰老及端粒酶活性的测量
1、端粒酶活性与衰老
由于端粒酶活性在80-90%的肿瘤细胞中可见，因此它作为诊断/预后的肿瘤标志物的价值促使了可靠和标准化的检测方案的发展。
然而，端粒酶在正常衰老细胞中的作用尚未得到深入研究。
端粒酶的活化或替换具有治疗端粒维持缺陷综合症患者的潜力，另外对其进行组织工程化设计，具有治疗与正常衰老相关的退行性疾病的潜力。
另一方面，临床研究也聚焦于通过抑制端粒酶的肿瘤治疗方案。
端粒酶活性也被认为是心血管老化和心血管疾病的生物标志物。
2、端粒酶活性的测量
前者包括放射性标记底物直接掺入法检测端粒酶活性(主要问题:放射性物质使用时的复杂性和危险性);后者包括端粒重复扩增法(TRAP)(主要挑战包括吞吐量、用非标记化合物替换放射性标签、减少副产物的数量、消除引物二聚体伪影和假阳性扩增产物，以及减少样品内和样品间的差异)。
基于直接测量端粒酶的产品的新生物分析方法包括无PCR检测(PCR-free assays)、等温扩增(isothermal amplification)和单分子随机结合试验(Single Molecule Stochastic Binding assay)，这些方法不仅应用于细胞和组织端粒酶活性的检测，也应用于体液。
多种方法也被提出应用于分析端粒酶基因活性，包括TERT选择性剪接、TERT基因扩增和表观遗传改变。
四、有关端粒的生物变量
除此之外，白细胞端粒长度和血液参数之间被发现有弱相关;炎症和端粒磨损显著相关;吸烟、体重增加也与端粒磨损有关;长端粒与多种癌症风险相关，然而，综合数据表明短端粒与癌症患者较差的预后相关。
尖端技术的端粒长度、TERRA和端粒酶活性测量技术仍处于起步阶段，但通过方法的改进，和越来越多的提供相关服务的实验室，我们相信它会有一个光明的未来。