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如何逆转老化 新研究称取得里程碑式重大进展

www.creaders.net | 2023-01-20 15:01:08  大纪元 | 0条评论 | 查看/发表评论

如何逆转老化 新研究称取得里程碑式重大进展

科学家称,新研究找到了利用表观基因组重启细胞的方法,从而可以逆转老化过程。图为细胞与DNA示意图。(Shutterstock)

是什么因素促使生物老化?经过13年的酝酿,大卫‧辛克莱(David Sinclair)博士与其研究伙伴终于找出答案。1月12日,发表于科研期刊《细胞》的一份研究,叙述了能加速或逆转老化的“衰老时钟”。辛克莱为专门研究遗传学的教授,也是哈佛医学院保罗‧F‧格伦衰老生物学研究中心的联合主任。

对于老化进行的研究,科学家们一直在探讨究竟是何种因素驱动着细胞的衰老过程。研究主要聚焦于DNA中的突变,随着时间推移,会破坏细胞的正常运作,并导致细胞逐渐死亡。然而现实证据并不支持这个理论,老年人的细胞通常没有突变,而有较多突变细胞的动物及人类似乎也并不会过早开始老化。

因此,辛克莱针对基因组的另一面,也就是表观基因组(Epigenome)展开研究。每个细胞都有相同的DNA蓝图,而表观基因组会藉由对不同的细胞给予相异的指令,哪些基因应打开,哪些应保持沉默,使细胞拥有各自的身份,如皮肤细胞、大脑细胞。表观遗传学就如同裁缝师依照版型来制作衬衫、裤子或夹克。初始的布料都是相同的,然而版型却会决定衣服最终的形状及功能。就细胞而言,表观遗传的指令会使细胞有不同的物理结构及功能,此过程称为分化(differentiation)。

在《细胞》的这篇论文中,辛克莱及其团队表示,他们不只可以加速老鼠的老化,还能逆转老化造成的影响,恢复动物一些年轻的生物特征。此可逆性构成了强而有力的证据,也就是驱动老化的并非DNA突变,而是表观遗传由于某种未知原因出现指令失误。辛克莱早就提出所谓的老化资讯理论,即老化是细胞失去持续运作的重要指示所导致的结果。

他的最新研究成果似乎能支持这个理论。辛克莱解释,此与软体程式在硬体上运行的方式类似,不过有时会出现错误而需重启。“如果老化的起因为细胞中充满突变,那么逆转老化则是不可能的事。”他说。“但通过显示我们能逆转老化过程,代表这个系统是完好的,有备份且软体需要重新启动。”

在老鼠的例子中,辛克莱和他的团队研发了一种方式以重启细胞,使表观遗传指示的备份能重新启动,基本上消除导致细胞踏上老化之途的错误讯号。他们借着在年轻老鼠的DNA中引入断裂,于表观基因组上模拟老化的影响。(在日常生活中,有一些因素会触发表观遗传的改变,比如吸烟、暴露于污染及化学物质等等。)一旦经由此种方式“老化”,辛克莱发现在数周内老鼠就表现出老年的迹象,如毛色变灰、饮食未改变但体重减轻、活动力降低,以及衰弱程度增加。

重启的形式为基因治疗,其中涉及三个能指示细胞重新编码的基因。以老鼠为例,基因的指令会指导细胞重启表观遗传的变化,即定义细胞的身份,例如肾细胞和皮肤细胞,是两种较常有老化影响问题的细胞。这些基因源自所谓的山中干细胞(Yamanaka stem cells)因子,为诺贝尔奖得主山中伸弥(Shinya Yamanaka)于2006年所发现的。由四个基因组成一套,能逆转成人的细胞使其回到胚胎干细胞阶段,如此便能重新开始细胞的发育或分化过程。辛克莱并不想完全抹去细胞的表观遗传历史,因此只使其重启至足以重设表观遗传指令的程度。透过四个因子中的三个因子,将细胞发育时程逆转约57%,足以使老鼠再年轻一次。

“我们并不是在制造干细胞,只是逆转了细胞的生长,使它们能重新获得自己的身份。”辛克莱表示。“对于它整体如何运作我感到非常惊讶。我们至今尚未发现有哪种细胞是我们无法加速或逆转其老化的。”

使老鼠的细胞恢复活力是一回事,然而这样的程序在人体中依然能发挥作用吗?这是辛克莱进行研究的下一步,而他的团队也已经在灵长类动物中测试这个系统了。研究人员正在连接一种生物开关,藉由将重新编程基因的激活,与一种抗生素——去氧羟四环素连接,使研究人员能控制时钟的开启与关闭。给动物去氧羟四环素便能启动时钟的逆转,而停止用药则可终止整个过程。辛克莱目前正在实验室中,透过人类神经细胞、皮肤细胞及纤维母细胞(组成结缔组织的一部分)测试该系统。

辛克莱于2020年曾以老鼠为观察对象发表过此研究,透过上述过程成功恢复老年动物的视力。目前的结果显示,该系统能应用于整个动物,而不仅止于单个组织或器官。他预期眼疾将是首个测试人体老化逆转的疾病,因为基因疗法能够直接注射于眼部区域。

“我们认为老化的过程,以及与老化有关的疾病,都是不可逆转的。”辛克莱说。“在眼睛的例子中,有一种误解,就是你需要重新长出神经。但在一些情况下可以看到,现有的细胞只是不再运作,所以当你重启它们,它们就能正常运作。这是看待医学的一个新思路。”

这就代表有许多疾病很大程度上,能够藉由逆转老化过程来治疗。其中包括慢性病,如心脏病,甚至是神经退化性疾病,如阿兹海默症。即使在实现这个目标之前,对研究人员来说,这个程序也是研究这些疾病很重要的新工具。在大部分情况下,科学家仰赖年轻的动物或组织来模拟老化疾病,但这并不一定能准确复制出衰老的状态。而这个新系统“举例来说,能使老鼠快速变老,我们就能以老鼠为模型,获得与人类70岁时同等的大脑组织,来研究阿兹海默症”。辛克莱说。

从更深入的层面来看,使组织、器官,或整个动物、人体老化或变年轻,所涉及的问题其实是发人深省的。辛克莱已多次逆转视神经的老化,但也进而为生物伦理学家以及整个社会,提出了许多关于人类存在的问题,即思考不断逆转老化所代表的意义。

该研究只是人们重新看待年龄的第一步,而辛克莱也首先承认其所带来的问题远比答案还要多。“我们不知道逆转老化的过程实际如何运作,但我们知道逆转老化是可行的。”辛克莱说。“我们可以运用它使身体某个部分再次年轻,也希望能研发出划时代的药物。现在,当我看到一个老人,我不会以‘老’来看待他们,我只会将他们视作系统需要重启的人群。现在的问题不再是返老还童能否实现,而是何时实现。”

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