《細胞》：激活體內幹細胞基因的抗衰老策略

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已有 2812 次閱讀 2016-12-16 16:34|個人分類:自然科學|系統分類:海外觀察

幹細胞是細胞的種子，能夠產生其他類型的細胞，幹細胞還有一個引人注目的能力，就是可以一直保持年輕態。最近，科學家利用幹細胞的這種不老能力，成功作為延長小鼠壽命和更新衰老組織的辦法。雖然這種方法在人類仍然無法立刻實施，但這種研究能給人類抗衰老的方法帶來新思路。

斯坦福大學醫學院基因組科學家Howard Chang認為，最新研究非常漂亮，這一研究再次證明「衰老並不僅僅是一個被動過程，我們有可能改變這個進程。」就是說，延緩人類衰老理論上沒有問題。

像皮膚和頭髮一樣，細胞內的染色體也會老化。染色體攜帶的某些分子具有表觀遺傳學標記的作用，這些分子能控制DNA分子鬆緊度變和基因活性。隨著年齡增長，這些表觀遺傳學控制分子逐漸發生改變，這些變化對基因的健康表達模式產生潛在威脅。隨著這種變化的積累，細胞功能的維持越來越困難，最終導致細胞衰老甚至死亡。

表觀遺傳學修飾不是永久性改變，或者說具有可逆性，這給糾正和逆轉這種衰老造成的表觀遺傳學改變提供了可能。自然中表觀遺傳學修飾逆轉最典型的過程發生在受精和胚胎髮育過程，科學家也可以通過重編程讓成熟細胞逆轉為幹細胞，說明這種過程也可以人工誘導。受精和幹細胞誘導都是將成熟甚至衰老細胞重新恢復青春的過程。2011年的一項研究中，科學家對來自101歲人類的細胞進行體外重新編程，將這些細胞的衰老相關表觀遺傳學修飾去除，這些細胞的代謝模式也變得符合年輕人的細胞。但是否這種時光倒流，恢復青春的方法在活體上也能實現，過去一直沒有確定。

聖地亞哥索爾克生物研究所發育生物學家Juan Carlos Izpisúa Belmonte團隊對這個思路展開了研究。建立一種基因工程小鼠，強力黴素是這種動物的4個關鍵基因的化學開關信號，這四種基因激活後可以將成熟細胞誘導成幹細胞（ips？）。將這種方法用於早衰症(HGPS)表現的基因缺陷小鼠。早衰症（Hutchinson-GilfordSyndrome），全稱早年衰老綜合症（Hutchinson-Gilford Progeria syndrome），又稱兒童早老症，屬遺傳病，Hutchinson於1886年首先報告。早衰症的兒童身體衰老速度比正常衰老過程快5~10倍，貌如老人。器官亦快速衰老，造成各種生理機能下降。早衰症病童較常出現脫髮、較晚長牙、身材矮小及皮下脂肪減少等，但病童的心智年齡大多與同齡兒童無異。病童一般只能活到7~20歲，並大多死於心血管疾病等衰老病。

研究發現，強力黴素能對抗這種小鼠許多衰老癥狀。如延遲皮膚變薄、腎臟脾臟衰老，心跳更為有力。這種動物體內終生幹細胞相關基因表達活性高於對照動物1/3以上。研究結果最近發表在《細胞》雜誌上。

人類衰老後，幹細胞修復死亡或損傷細胞等能力下降。為了確定是否激活幹細胞基因能重建這種能力，研究人員用健康的中年小鼠進行驗證，把這種動物胰腺內胰島素分泌β細胞清除，研究發現，激活幹細胞基因能提高動物β細胞增殖能力。研究用不同動物對肌肉損傷修復的能力也進行了研究。

幹細胞基因激活可以修複眼鏡蛇毒造成的肌肉損傷。Izpisúa Belmonte說，「我們認為細胞重新編程確實能把衰老細胞變成年輕細胞。」

但是，破壞表觀遺傳性標誌分子也有代價。過去研究發現，激活成年細胞的幹細胞基因有可能讓這些細胞變成腫瘤細胞，異常增殖細胞有時候會分化為年齒和頭髮組織。研究發現，降低強力黴素劑量可以避免腫瘤的發生。

洛杉磯香柏樹西奈醫療中心再生生物學家Clive Svendsen說，這個研究很有意思，證明了部分基因重組可以恢復一些組織。但是他希望能看到通過激活表觀遺傳學基因能延遲健康動物的壽命，而不僅僅是延長早衰動物的壽命。他也希望是能實現對特定器官進行抗衰老的干預，例如大腦脊髓等中樞神經系統組織，神經細胞再生非常困難。

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