從不得癌症、或永不衰老:這種難看的動物,將為人類找到長壽之道?

杜絕癌症乃至避免衰老,成為很多人畢生的夢想,也讓一代代研究者為之前仆後繼卻無功而返。然而,在一種不起眼、相貌甚至有些醜陋的嚙齒類動物身上,我們幾乎看不見癌症、衰老的蹤影。這種名為裸鼴鼠的動物,有著怎樣的不老訣竅?

這種沒有長毛、滿身褶皺的嚙齒動物就是裸鼴鼠,它們主要生活在非洲東部的沙漠地帶。裸鼴鼠是哺乳動物中,僅有的兩種真社會性(Eusociality)動物之一(另一類是達馬拉蘭鼴鼠):它們具有高度組織化的社會結構,與蜜蜂類似,群落由唯一的裸鼴鼠女王和幾隻雄裸鼴鼠履行繁殖使命,底層裸鼴鼠沒有生殖能力,淪為工鼠。

這種相貌奇特、醜陋中透露著一絲萌感的小動物,有著比外形更為獨特的生物學特徵。在無氧條件下,它們可以轉而代謝果糖,從而在無氧條件下能存活18分鐘之久;由於看似微小的突變,它們失去了部分痛覺;雄性裸鼴鼠的精子質量很差,卻依然能順利繁衍。而它們最令人驚嘆的特徵,則是幾乎不得癌症,並且可能從不衰老。

永不衰老?

一般而言,嚙齒動物的預期壽命,與其體積大小呈正相關。例如,倉鼠一般壽命為2~3年,普通的小鼠壽命不超過4年,松鼠為5~10年。根據這一規律,裸鼴鼠的壽命應在6年左右。但裸鼴鼠的真實壽命著實令人震驚:在圈養條件下,它們可以存活30年以上,遠超同類;在野外環境中,裸鼴鼠也能生存17年。

在地下生存的裸鼴鼠

裸鼴鼠的長壽之謎吸引了眾多科學家的關注,生物學家Rochelle Buffenstein就是其中一員。Buffenstein任職於谷歌旗下的Calico生物技術公司,該公司主要研究癌症與衰老,而裸鼴鼠自然成了Buffenstein的研究對象。Buffenstein研究這類小動物已經超過30年,毫不誇張地說,她一生都在收集數據。她先後記錄了3000多隻裸鼴鼠的出生日期和死亡時間,以及是否因為實驗而死亡、是否轉送給了其他研究人員。

在研究過程中,Buffenstein發現了令人震驚的結論:裸鼴鼠的生長與預測哺乳動物死亡率的岡珀茨(Gompertz)模型相悖。

1825年,英國數學家Benjamin Gompertz發現,哺乳動物死亡的風險隨著年齡呈指數增長。以我們人類為例,到達30歲後,人類的死亡率每8年提高大約一倍。這項符合衰老趨勢的岡珀茨模型幾乎適用於哺乳動物,但Buffenstein發現,裸鼴鼠是個例外。裸鼴鼠在6個月大時性成熟,在此之後,它們餘生中每一天的死亡率都穩定在萬分之一附近。隨著年齡增長,其死亡率非但沒有出現指數增長,反而有所下降。如果說90歲老人的死亡風險低於30歲的青年人,這顯然荒謬無比;但在裸鼴鼠身上,這或許就是事實。

此前的研究發現,裸鼴鼠的DNA修復能力極強,且伴侶蛋白(chaperones)含量高,這種蛋白能避免其他蛋白出現摺疊錯誤。Buffenstein認為,這可能是裸鼴鼠不會隨年齡增長而出現身體機能退化的關鍵:「與其他動物不斷積累錯誤不同,這種動物能一直保持『房屋』的乾淨與整潔。」

南加州大學的生物學家Caleb Finch則提出了不同的看法,他認為Buffenstein的結論存在過度解讀。Finch指出,由於大多數裸鼴鼠都死於實驗目的而無法存活至自然死亡,或是被轉移至其他實驗室,上述研究中年齡在15歲以上的裸鼴鼠只有不到50隻(目前Buffenstein實驗室中裸鼴鼠的最大年齡是35歲)。Finch認為,需要更多、更年老的裸鼴鼠來確定結論的正確性。但Buffenstein認為,裸鼴鼠的衰老與典型的哺乳動物衰老模型都不同,她的數據足夠具有代表性。

利物浦大學的老年病學家Jo?o Pedro De Magalh?es則認為,現在斷定裸鼴鼠不會衰老還為時過早。一種可能性是,裸鼴鼠也會衰老,只是其衰老開始的時間遠遲於其他哺乳動物。德國萊布尼茲研究院衰老研究所的生物學家Matthias Platzer也提出類似的問題,他認為裸鼴鼠20或30歲時身體上的變化,是解決這個問題的關鍵。「也許衰老發生得非常快,以至於Buffenstein難以收集到這類數據。」

與癌症絕緣

裸鼴鼠是否能避免衰老還有待確認,而它們另一項令人類羨慕的機能——幾乎不患癌症,則已經得到證實。在此前的一項研究中,羅切斯特大學的分子和細胞生物學家Vera Gorbunova找出了裸鼴鼠不得癌症的分子機制。

在這項發表於Nature的研究中,Gorbunova和同事將裸鼴鼠細胞放置在培養皿中,他們發現這些細胞彼此不會聚集在一起,且隨著時間增加,培養皿中的內容物變得愈加粘稠。這種細胞接觸後生長被阻止的過程叫做接觸抑制,是一種癌細胞缺少的強大的抗癌機制。而在去除粘性物質後,細胞開始聚集成團塊,這意味著,這時的裸鼴鼠細胞具備了形成腫瘤的潛能,而那些粘性分泌物,很可能正是裸鼴鼠抑制腫瘤的關鍵。

進一步的研究顯示,這些粘性物質是細胞生成的透明質酸(hyaluronan)。透明質酸存在於所有動物中,是皮膚和軟骨的重要組分。而裸鼴鼠體內透明質酸的含量更高,其分子大小也是小鼠、大鼠、人體中的5倍。這是由於裸鼴鼠體內分解透明質酸的酶活性較低,因此高分子透明質酸得以積累。在隨後的研究中,他們用導致小鼠患癌的病毒蛋白刺激裸鼴鼠的細胞後,並沒有觀察到裸鼴鼠細胞的瘋狂生長。當他們抑制透明質酸的產生或提高分解酶的活性時,腫瘤開始形成。研究者懷疑,高濃度的透明質酸或許一直都在抑制細胞快速分裂、防止細胞過剩,抑制癌細胞的生長和擴散,從而起到抗癌的作用。

透明質酸可以抑制癌細胞生長

加利福尼亞大學舊金山分校的癌症生物學家Carlo Maley稱,如果我們能增加人體中透明質酸的含量,或是減少酶對透明質酸的分解,或許能找到抑制癌症的方法。在他看來,下一步的研究,需要將裸鼴鼠體內與透明質酸相關的基因導入小鼠體內,從而觀察這些轉基因小鼠能否抵禦癌症。

縱使裸鼴鼠與癌症絕緣,也不會出現其他慢性疾病,如糖尿病、阿爾茨海默病,甚至可能不會出現衰老,但它們最終也會走向死亡。那麼,裸鼴鼠真正的死因都是什麼呢?在野外環境中,裸鼴鼠通常死於天敵攻擊、飢餓、缺水或是感染。而在實驗室中,裸鼴鼠的死因卻難以尋覓。Buffenstein通過屍檢發現,裸鼴鼠的主要癥狀是口瘡,這意味著它們難以進食、飲水、產生足量唾液,並且遭受感染。但它們真正的死因是什麼、其壽命為什麼難以更進一步,仍有待進一步破解。值得高興的是,在全球主要的裸鼴鼠實驗室中,關於裸鼴鼠的數據都是公開的。避免疾病、延長壽命的願望,將驅使各地科學家繼續破解這種奇特動物的奧秘。


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