新的研究表明,透過逆轉基因活動的變化(與人類數十年生命歷程中產生的變化相同),有可能減緩甚至逆轉衰老,至少在小鼠中是這樣。
根據週四發表在《細胞》雜誌上的一項研究,索爾克生物研究所的研究人員透過調整基因,使成年細胞恢復到類似胚胎的狀態,從而逆轉了小鼠和人類細胞在體外的衰老,延長了患有加速衰老疾病的小鼠的壽命,併成功地促進了中年小鼠從損傷中恢復。
該研究為科學論點增添了砝碼,即衰老在很大程度上是一個所謂的表觀遺傳變化的過程,這些變化會使基因更加活躍或不活躍。在生命過程中,細胞活動調節器會被新增到基因中或從基因中移除。在人類中,這些變化可能是由吸菸、汙染或其他環境因素引起的,這些因素會調高或調低基因的活動。隨著這些變化的積累,我們的肌肉變得虛弱,思維變得遲緩,我們更容易患上疾病。
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這項新研究提出了逆轉至少其中一些變化的可能性,研究人員認為他們最終可能會在活人身上實現這一過程。該研究的資深作者、索爾克基因表達專家胡安·卡洛斯·伊斯皮蘇阿·貝爾蒙特說:“衰老是一種可塑的東西,我們可以對其進行操縱。” 在他們的研究中,貝爾蒙特和他的同事透過在短時間內開啟四個能夠將成年細胞轉化回類似胚胎狀態的基因,使細胞恢復了活力。
在活體小鼠中,他們激活了這四個基因(被稱為“山中因子”,以表彰研究人員山中伸彌,他在2006年發現了它們的組合潛力)。這種方法使中年小鼠受損的肌肉和胰腺恢復了活力,並將患有導致兒童快速衰老的赫欽森-吉爾福德早衰綜合症的基因突變小鼠的壽命延長了 30%。
由於山中因子可以逆轉對基因調節器所做的更改,一些科學家認為這項研究進一步證明了衰老是由表觀遺傳變化驅動的。哈佛大學遺傳學家兼抗衰老研究員大衛·辛克萊說:“我確實認為表觀遺傳重程式設計是逆轉衰老的最終方法”,他沒有參與這項研究,但正在進行類似的工作。“我的實驗室有很多證據表明,我們所說的衰老標誌的主要驅動因素是表觀遺傳變化。”辛克萊說,他的實驗室正在準備一篇論文,解釋隨著年齡增長,是什麼導致了這些變化。
索爾克研究所的研究是在中年小鼠身上進行的。但理論上,表觀遺傳重程式設計應該對任何年齡的小鼠和人都有效,第一作者亞歷杭德羅·奧坎波說,並補充說,即使是來自人類百歲老人的細胞最終也可以恢復活力。他和貝爾蒙特表示,他們認為可以透過更多的研究來提高該技術的效率和結果,並且他們可以透過使用更容易操作的化學物質而不是山中因子來消除導致衰老的表觀遺傳變化,希望能為人類的治療開闢道路。
華盛頓大學研究衰老的分子生物學家馬特·凱伯林沒有參與這項工作,他說其他研究人員發現山中因子可以使細胞恢復活力——所以在某些方面,這項研究並不令人驚訝。但凱伯林說,還沒有人表明這些因子可以透過改變來治療動物的年齡相關疾病。“這就是令人驚歎的地方,”他解釋道。
凱伯林說,這項研究表明,不僅有可能減緩衰老,而且有可能真正逆轉衰老。“這真的很令人興奮——這意味著即使是老年人,也有可能恢復年輕時的功能,”他說。此外,與考慮進入每個細胞並改變其基因相比,更容易想象一種對錶觀基因組進行改變的治療方法。他還指出,新研究的結果與去除衰老細胞(即因衰老而失去功能的細胞)時看到的結果非常相似。他說,目前尚不清楚“這是否是關閉或可能重新程式設計衰老細胞的另一種方式。”
馬德里西班牙國家癌症研究中心的衰老專家曼努埃爾·塞拉諾沒有參與這項新研究,但他表示對這項研究及其結果印象深刻。“我完全同意這些結論。這項工作表明,表觀遺傳轉變是導致衰老的部分原因,而重程式設計可以糾正這些表觀遺傳錯誤,”他在一封電子郵件中寫道。“這將是未來激動人心的發展的基礎。”
該研究還顯示了益處和危害之間的界限有多麼細微。當研究人員持續治療小鼠時,一些小鼠會在一週內出現腫瘤並死亡。然而,當科學家將治療時間減少到每週七天中的兩天時,小鼠獲得了顯著益處。辛克萊表示,任何試圖延長人類壽命的人都應該以此為戒。“我們都在玩火,”他說,並補充說,這種細微的界限將使監管機構難以批准藥物。“這將是我們未來十年要解決的問題:如何在不讓細胞變成腫瘤的情況下,對細胞進行重程式設計使其恢復年輕。”
辛克萊和凱伯林都表示,他們希望貝爾蒙特的實驗室能夠證明,一隻正常的小鼠在基因改造後可以活得更久——而不僅僅是逆轉一種與衰老相關的疾病。
貝爾蒙特像其他一些抗衰老研究人員一樣,表示他的最初目標是提高“健康壽命”——一個人保持健康的年數。延長壽命(即一個人保持活著的年數)可能需要更長的時間才能實現。包括心臟病、癌症和阿爾茨海默病在內的大多數主要殺手都是衰老疾病,在中年之後變得更為常見。奧坎波說:“這不僅僅關係到我們可以活多少年,而是關係到我們如何在餘生中活得更好。”
貝爾蒙特說,他的團隊還在試圖確定衰老是否是一個在全身同時發生的過程。或者,正如他所說,“是否存在一些組織會調節衰老——而當這種情況變壞時,整個有機體就會變壞?”他說,他們目前認為大腦的下丘腦——已知是激素、體溫、情緒、飢餓和晝夜節律的控制中心——也可能充當衰老的調節器。
在動物中發現具有抗衰老益處的其他方法包括限制卡路里攝入、藥物雷帕黴素和異種共生——即給老年小鼠輸注年輕小鼠的血液。凱伯林說,這些不同的策略似乎都有效,這一事實表明,可能有不止一種衰老方式,可能需要多種互補療法才能顯著延長壽命。
辛克萊說,一些化合物,如白藜蘆醇(一種存在於紅酒中的物質,在高濃度下似乎具有抗衰老特性),似乎可以延緩表觀遺傳變化並防止表觀遺傳惡化造成的損害。這些方法可以逆轉衰老的某些方面,例如肌肉退化——但他補充說,當治療停止時,衰老又會恢復。透過像貝爾蒙特在新研究中提出的方法,理論上“你可以進行一次治療,然後回到 10 年或 20 年前”,他說。如果衰老再次追上你,你只需接受另一次治療即可。
辛克萊說:“這項工作是我們可以活幾個世紀的第一個曙光”,並補充說他自己很樂意這樣做:“四十七年過得真快。”
