衰老是可逆的——至少在人类细胞和活体小鼠中

一项新研究表明,随着年龄增长而发生的基因活动变化是可以逆转的

新的研究表明,通过逆转基因活动的变化(与人类数十年生命历程中产生的变化相同),有可能减缓甚至逆转衰老,至少在小鼠中是这样。

根据周四发表在《细胞》杂志上的一项研究,索尔克生物研究所的研究人员通过调整基因,使成年细胞恢复到类似胚胎的状态,从而逆转了小鼠和人类细胞在体外的衰老,延长了患有加速衰老疾病的小鼠的寿命,并成功地促进了中年小鼠从损伤中恢复。

该研究为科学论点增添了砝码,即衰老在很大程度上是一个所谓的表观遗传变化的过程,这些变化会使基因更加活跃或不活跃。在生命过程中,细胞活动调节器会被添加到基因中或从基因中移除。在人类中,这些变化可能是由吸烟、污染或其他环境因素引起的,这些因素会调高或调低基因的活动。随着这些变化的积累,我们的肌肉变得虚弱,思维变得迟缓,我们更容易患上疾病。


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这项新研究提出了逆转至少其中一些变化的可能性,研究人员认为他们最终可能会在活人身上实现这一过程。该研究的资深作者、索尔克基因表达专家胡安·卡洛斯·伊斯皮苏阿·贝尔蒙特说:“衰老是一种可塑的东西,我们可以对其进行操纵。” 在他们的研究中,贝尔蒙特和他的同事通过在短时间内打开四个能够将成年细胞转化回类似胚胎状态的基因,使细胞恢复了活力。

在活体小鼠中,他们激活了这四个基因(被称为“山中因子”,以表彰研究人员山中伸弥,他在2006年发现了它们的组合潜力)。这种方法使中年小鼠受损的肌肉和胰腺恢复了活力,并将患有导致儿童快速衰老的赫钦森-吉尔福德早衰综合症的基因突变小鼠的寿命延长了 30%。

由于山中因子可以逆转对基因调节器所做的更改,一些科学家认为这项研究进一步证明了衰老是由表观遗传变化驱动的。哈佛大学遗传学家兼抗衰老研究员大卫·辛克莱说:“我确实认为表观遗传重编程是逆转衰老的最终方法”,他没有参与这项研究,但正在进行类似的工作。“我的实验室有很多证据表明,我们所说的衰老标志的主要驱动因素是表观遗传变化。”辛克莱说,他的实验室正在准备一篇论文,解释随着年龄增长,是什么导致了这些变化。

索尔克研究所的研究是在中年小鼠身上进行的。但理论上,表观遗传重编程应该对任何年龄的小鼠和人都有效,第一作者亚历杭德罗·奥坎波说,并补充说,即使是来自人类百岁老人的细胞最终也可以恢复活力。他和贝尔蒙特表示,他们认为可以通过更多的研究来提高该技术的效率和结果,并且他们可以通过使用更容易操作的化学物质而不是山中因子来消除导致衰老的表观遗传变化,希望能为人类的治疗开辟道路。

华盛顿大学研究衰老的分子生物学家马特·凯伯林没有参与这项工作,他说其他研究人员发现山中因子可以使细胞恢复活力——所以在某些方面,这项研究并不令人惊讶。但凯伯林说,还没有人表明这些因子可以通过改变来治疗动物的年龄相关疾病。“这就是令人惊叹的地方,”他解释道。

凯伯林说,这项研究表明,不仅有可能减缓衰老,而且有可能真正逆转衰老。“这真的很令人兴奋——这意味着即使是老年人,也有可能恢复年轻时的功能,”他说。此外,与考虑进入每个细胞并改变其基因相比,更容易想象一种对表观基因组进行改变的治疗方法。他还指出,新研究的结果与去除衰老细胞(即因衰老而失去功能的细胞)时看到的结果非常相似。他说,目前尚不清楚“这是否是关闭或可能重新编程衰老细胞的另一种方式。”

马德里西班牙国家癌症研究中心的衰老专家曼努埃尔·塞拉诺没有参与这项新研究,但他表示对这项研究及其结果印象深刻。“我完全同意这些结论。这项工作表明,表观遗传转变是导致衰老的部分原因,而重编程可以纠正这些表观遗传错误,”他在一封电子邮件中写道。“这将是未来激动人心的发展的基础。”

该研究还显示了益处和危害之间的界限有多么细微。当研究人员持续治疗小鼠时,一些小鼠会在一周内出现肿瘤并死亡。然而,当科学家将治疗时间减少到每周七天中的两天时,小鼠获得了显着益处。辛克莱表示,任何试图延长人类寿命的人都应该以此为戒。“我们都在玩火,”他说,并补充说,这种细微的界限将使监管机构难以批准药物。“这将是我们未来十年要解决的问题:如何在不让细胞变成肿瘤的情况下,对细胞进行重编程使其恢复年轻。”

辛克莱和凯伯林都表示,他们希望贝尔蒙特的实验室能够证明,一只正常的小鼠在基因改造后可以活得更久——而不仅仅是逆转一种与衰老相关的疾病。

贝尔蒙特像其他一些抗衰老研究人员一样,表示他的最初目标是提高“健康寿命”——一个人保持健康的年数。延长寿命(即一个人保持活着的年数)可能需要更长的时间才能实现。包括心脏病、癌症和阿尔茨海默病在内的大多数主要杀手都是衰老疾病,在中年之后变得更为常见。奥坎波说:“这不仅仅关系到我们可以活多少年,而是关系到我们如何在余生中活得更好。”

贝尔蒙特说,他的团队还在试图确定衰老是否是一个在全身同时发生的过程。或者,正如他所说,“是否存在一些组织会调节衰老——而当这种情况变坏时,整个有机体就会变坏?”他说,他们目前认为大脑的下丘脑——已知是激素、体温、情绪、饥饿和昼夜节律的控制中心——也可能充当衰老的调节器。

在动物中发现具有抗衰老益处的其他方法包括限制卡路里摄入、药物雷帕霉素和异种共生——即给老年小鼠输注年轻小鼠的血液。凯伯林说,这些不同的策略似乎都有效,这一事实表明,可能有不止一种衰老方式,可能需要多种互补疗法才能显着延长寿命。

辛克莱说,一些化合物,如白藜芦醇(一种存在于红酒中的物质,在高浓度下似乎具有抗衰老特性),似乎可以延缓表观遗传变化并防止表观遗传恶化造成的损害。这些方法可以逆转衰老的某些方面,例如肌肉退化——但他补充说,当治疗停止时,衰老又会恢复。通过像贝尔蒙特在新研究中提出的方法,理论上“你可以进行一次治疗,然后回到 10 年或 20 年前”,他说。如果衰老再次追上你,你只需接受另一次治疗即可。

辛克莱说:“这项工作是我们可以活几个世纪的第一个曙光”,并补充说他自己很乐意这样做:“四十七年过得真快。”

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