它可能聽起來不如生命之水那樣誘人，但端粒酶——一種僅在十年前在單細胞原生動物中發現的酶——很可能就是青春的靈藥。這種化學物質在永生的癌細胞、精子和卵子中發揮作用，修復端粒，即連線染色體末端的 DNA 鏈。現在看來，啟用其他各種細胞中的端粒酶也能賦予它們更長的壽命。
這項發現發表在 1 月 16 日出版的《科學》雜誌上，最終證實了一個極具爭議的模型，該模型將端粒與細胞衰老聯絡起來。更重要的是，它為研究細胞衰老時發生的疾病（包括眼部的黃斑變性和動脈粥樣硬化）以及細胞完全不衰老時發生的疾病（如癌症）開闢了新的途徑。
端粒與衰老之間的聯絡最早出現在 1986 年，當時愛丁堡醫學研究委員會的霍華德·庫克注意到，生殖細胞中的端粒比壽命較短的體細胞（在皮膚、肌肉和神經組織中發現的那種）中的端粒更長。庫克知道端粒每次細胞分裂都會縮短，他推測體細胞可能不會產生端粒酶。他推斷，如果體細胞不能修復端粒，它們的端粒就會不斷縮短。
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此外，庫克提出，不斷縮短的端粒，就像沙子從沙漏中流過一樣，可能會倒計時細胞的壽命。經過一定次數的細胞分裂後，端粒會變得非常短，以至於以某種方式阻止細胞進一步增殖——使其處於一種稱為衰老的狀態。換句話說，他提出端粒長度為判斷細胞壽命提供了一個時鐘。
圖片：西南醫學中心 活生生的證明。 經過處理產生活性端粒酶的細胞繼續旺盛分裂（底部），而同一年齡的正常細胞則失去了活力（頂部）。 |
這個想法引起了很多關注——和攻擊。庫克本人在 1990 年發表了一篇論文，表明端粒異常長的老鼠並沒有活得異常長。去年，冷泉港實驗室的 M. A. 布拉斯科發現，即使當小鼠經過基因工程改造以至於它們無法制造端粒酶時，這些動物仍然偶爾會發生惡性腫瘤。要麼是某種其他機制保護了這些鼠腫瘤細胞中的端粒免受侵蝕，要麼是縮短的端粒並沒有像人們懷疑的那樣在人類中抑制腫瘤生長。
現在，很明顯後一種情況更有可能。在過去幾個月發表的一系列論文中，研究人員已經表明，端粒酶基因可以在人體細胞中被啟用——並且它確實延長了細胞壽命。最初的進展是 1997 年 8 月 15 日出版的《科學》雜誌上的一篇報告，該報告指出，由諾貝爾獎得主托馬斯·切赫（科羅拉多大學博爾德分校）和位於加利福尼亞州門洛帕克的專門從事衰老研究的生物技術公司 Geron Corporation 的同事領導的一個小組，已經分離出了人類催化蛋白端粒酶逆轉錄酶 (hTRT) 的基因。
儘管端粒酶基因存在於所有細胞中，但 hTRT 僅存在於永生細胞中，它在那裡將 DNA 的重複序列融合到染色體上，從而延長端粒。Geron 小組在 1997 年 12 月 1 日出版的《自然遺傳學》雜誌上，這次是與德克薩斯大學西南醫學中心達拉斯分校的研究人員合作，提供了將 hTRT 基因引入凡細胞會導致它們產生活性端粒酶的證據。
但是，延長端粒真的能延長人體細胞的壽命嗎？來自西南醫學中心和 Geron 的研究小組在最近的《科學》文章中證實了這一點。透過引入 hTRT 基因，他們使三種不同型別的細胞——視網膜色素上皮細胞、包皮成纖維細胞和血管內皮細胞——恢復了端粒酶活性。
在所有三個細胞系中，端粒酶都在染色體末端編織了新的 DNA，人為地延長了端粒。而且所有三個細胞系的壽命都比通常的要長得多。研究中，未改變的細胞在固定次數的分裂後達到衰老狀態，而 hTRT 陽性培養物在報告發表時已經看到了超過該點的 20 次種群倍增——而且它們仍在強勁地增長。“我們發現細胞衰老是可以繞過的，”與伍德林·賴特共同領導西南醫學中心團隊的傑裡·謝伊說。
對於那些仍然不相信的人，在《科學》論文發表後的第二天，另一組研究人員在《柳葉刀》雜誌上發表了關於端粒作為計時器模型的進一步證據。英格蘭曼徹斯特帕特森癌症研究所的羅伯特·溫恩及其同事表明，被迫以極快速度分裂的細胞會更快死亡。
圖片：西南醫學中心 研究人員。 西南醫學中心的細胞生物學和神經科學教授傑裡·謝伊和伍德林·賴特（右）與 Geron 公司 的合作者一起，證明了重建端粒可以延長細胞壽命。 |
為了證明這一點，他們觀察了 14 名接受骨髓移植的癌症患者。化療通常會殺死骨髓細胞，移植的骨髓細胞必須快速分裂才能恢復患者的紅細胞和免疫細胞儲備。
11 個月後，溫恩及其同事將移植的骨髓細胞與捐獻者的骨髓細胞進行了比較，發現過度工作的細胞的端粒要短得多。事實上，透過端粒長度測量，移植的細胞平均比捐獻者的細胞老 15 歲。有些細胞衰老了多達 40 年。研究人員表示，教訓可能是移植更多的骨髓細胞來分擔工作量，並減少必要的細胞分裂總數。
操縱端粒長度的技術會更進一步，撫平皺紋並阻止癌症的發生嗎？洛克菲勒大學的提蒂亞·德蘭格在最近的《科學》文章的配套文章中回顧了這些可能性。至於對抗癌症，她指出，解除端粒酶管制或以其他方式抑制端粒酶的策略前景廣闊。但她補充說，為了對抗衰老的影響而刻意重置端粒計時器很可能會增加癌症風險。只有時間會證明一切，但有一件事是肯定的：永恆的青春將付出代價——Geron 公司已為 hTRT 申請了專利。