近代抗衰老研究的关键在于日本科学家山中伸弥(Shinya Yamanaka)博士的团队在2006年和2007年间所发表一项研究。其显示,将4个基因引入任何类型的成人细胞中,就可以将它们转化为具有胚胎时期分化能力的干细胞。通过此技术生成的干细胞被称为诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC),可以再被分化成为其它细胞类型。这项研究推翻了以往认为细胞只能进行单一方向分化的范式,让“细胞恢复青春”成为现实。这一技术已经成为干细胞研究的核心技术之一,而山中伸弥博士也在2012年获得诺贝尔生理学或医学奖的殊荣。
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山中伸弥博士团队发现的4个基因被称为“山中因子(Yamanaka factors)”,成为后续许多抗衰老研究的基础。例如在2016年,美国加州Salk研究所的科学家通过短暂使用低剂量的山中因子,对早衰症小鼠的细胞进行了部分重编程。他们发现,早衰小鼠模型的衰老速度显著下降。不但细胞DNA的表观遗传学修饰显著减少,而且这些早衰小鼠更为健康和具有活力,比没有接受治疗的小鼠的寿命延长了30%。当研究人员用同样的技术处理正常小鼠时,它们的胰腺和肌肉组织也重新焕发青春!这项研究发表在著名学术期刊《细胞》上。
然而是否能使用山中因子来延长健康小鼠的寿命,一直是科学界亟欲知晓的问题。在去年,来自美国国立卫生研究院(NIH)的科研团队发现,在出生时便通过基因工程化表达山中因子的小鼠,初步结果显示其具有较长寿命的倾向。而这次Rejuvenate所发表的研究,则是使用病毒载体递送欲表达基因进入细胞当中——这是一项已经应用于临床的治疗模式。
▲山中伸弥博士(图片来源:© The Nobel Foundation. Photo: U. Montan)
这项实验所使用的是年龄为124周的小鼠(相当于人类77岁),这些小鼠的中位寿命为129周(相当于人类80岁),因此实验中的小鼠相当衰老,这是为了反映一般会想接受抗衰老治疗的群众多为老年人的缘故。研究人员发现,接受腺相关病毒载体(AAV)系统性递送部分山中因子的年老小鼠,其剩余寿命为对照组小鼠的两倍。获治疗的小鼠平均可以再多活18周,而对照组小鼠则在第9周左右死亡,总体而言,实验组小鼠的寿命较对照组小鼠长了约7%。此外,与对照组小鼠相较,这些经治疗的小鼠在许多健康参数与衰老指标(frailty index)上都获得改善。
其实在此实验中小鼠所增加的寿命长度并非前所未见,在之前的一些研究显示,服用包含雷帕霉素(rapamycin)在内的一些药物也能够增加小鼠5-15%的寿命,但这些小鼠需要持续服用这些药物一段时间。相比之下,这些接受基因疗法的小鼠则仅须接受一次性的治疗便能够获得相当寿命延长的益处。
虽然许多科学家认为Rejuvenate的研究在抗衰老领域上是项重要的进展,然而多数对于使用基因疗法来进行全身体的抗衰老治疗仍保持谨慎的态度,认为此疗法在机理上仍有许多未知因子,存有高度风险。而其中一项风险便是这种基因重新编程的过程,可能会引发癌症的产生,而这经常见于实验小鼠身上。“这是一项出色的概念性验证研究,但我会避免在人体上进行任何类似的试验。”斯坦福大学(Stanford University)教授Vittorio Sebastiano博士说道。
此外,Sebastiano博士亦指出,Rejuvenate所观察到小鼠生命延长的现象,可能来自于单一器官或某一群细胞在生理上的变化,而非小鼠全身体产生逆衰老的改变。且Rejuvenate发布于bioRxiv的论文亦没有清楚指明小鼠在接受基因疗法后,是那些种类的细胞以及其数量在治疗后发生了变化。这些资讯对于解读疗效与相关机制扮演关键性的角色。
除了Rejuvenate之外,还有许多公司想要通过重编程因子来治疗人类的健康问题。例如,Turn Bio公司希望通过注射重编程因子至人体皮肤以减少皱纹产生或重新启动毛发生长。而Life Biosciences公司则希望通过对眼睛内部细胞重编程来恢复失明患者的视力。但无论是要通过对细胞重编程来延长寿命或着治疗疾病,都需要科学家对相关机制做出进一步的了解与验证。让我们期待研究人员能够在不远的未来在相关机制上抽丝剥茧,让延缓衰老成为可能。
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作者:张士威、张磊、池明芳
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