一种微小的海洋生物可能藏着逆转衰老过程的秘密。根据斯坦福大学及其他机构研究人员发表的一项新研究，当接受短暂的电脉冲系列治疗后，海鞘会经历显著且持久的健康改善，可以大幅延长其寿命。
这项发表在《美国国家科学院院刊》上的研究，为保护海洋物种免受暖化海水影响开辟了新的可能性，有助于了解我们体内干细胞退化的原因，并可能找到利用这些细胞治疗医疗状况的新方法。
"这种治疗能为干细胞'充电'，"该研究的共同资深作者、斯坦福人文与科学学院生物学助理教授艾耶莱特·沃斯科博伊尼克说，"理解这一机制是解锁我们未来如何可能减缓干细胞衰老并触发再生途径的关键。"
海鞘是无脊椎的胶状生物，看起来像微小、色彩鲜艳的花瓣，与人类不太相像，但它们与我们共享约70%的遗传物质，这是大约5亿年前共同祖先的遗产。
研究人员通常研究海鞘来回答有关人类免疫系统和干细胞的问题，原因有多个。它们大约每周重建所有身体组织，使干细胞活动易于观察。它们自然地与相关群体形成融合，为研究免疫系统如何区分自我与非自我创造了一个活体实验室。
对这些融合群体的研究帮助启动了整个干细胞竞争领域——这一过程现在已知在人类衰老和疾病中起关键作用。在所有这些每周更新周期中唯一不变的是一群干细胞——身体的"总建筑师"，能够复制自身并成熟为身体所需的任何细胞类型。
因此，从某种意义上说，海鞘只有在它们的干细胞老化时才真正"变老"或表现出衰老迹象。斯坦福霍普金斯海洋站的研究人员已经在实验室中研究这一过程超过20年，追踪了超过一千个再生周期的变化。
重启身体
2020年，在全国范围内的COVID封锁期间，研究共同资深作者乔斯·多门开始帮助他的十几岁女儿兼研究共同作者埃丽卡·多门寻找一个科学项目来做。乔斯是斯坦福医学院干细胞操作部门的高级科学家，他认为观察起搏器如何影响海鞘群体的微小心脏可能会很有趣——他之前曾在显微镜下观察过这种物种。
多门的妻子、研究资深共同作者金伯利·甘迪，一位先天性心脏外科医生，建议使用常用于心脏手术的起搏器。
群体中的每个个体都有自己的心脏，因此许多微小的心脏一起工作以保持血液在群体共享的循环系统中流动。在显微镜下观察这些微小心脏导致了一个假设：增强或更好地协调它们的节奏可能会影响群体的周期和生长。
随着起搏器电脉冲的增加，海鞘群体的心率加快，血液在它们的系统中更自由地流动。在48小时内，群体整体看起来更健康了。
在治疗后的几天里，单个海鞘变得更大、颜色更浅。它们明显焕发了青春。海鞘也生长得更快，变得更加多产，这两者都是年轻生理状态的特征。
"这里正在发生一些非常意想不到的事情，"乔斯回忆当时的想法。
与其它同事合作，沃斯科博伊尼克和多门夫妇重复了实验，直到找到最小刺激（三轮五分钟的脉冲）和最大有益健康影响的"最佳点"。他们发现，这种治疗导致海鞘关闭基因活性，然后重新启动。
通过分析治疗后立即和24小时后的基因表达，研究人员看到脉冲导致许多基因"重启和反弹"。他们记录到，海鞘中受影响的某些相同基因也是人们在剧烈运动或长跑后受影响的基因——先是压力和炎症的迹象，随后是强化和修复的迹象。
更长的寿命
海鞘在野外很少活过几个月，但在实验室中适当护理下可以存活数年。研究人员在实验室中对海鞘群体应用的15分钟电刺激产生的变化至少持续了四个月，直接作用于驱动衰老的干细胞。随着时间的推移重复该过程，效果相似，持续了四年多，直到长寿群体死亡。
无论年老还是年轻的海鞘都从这一过程中获得了类似的长期再生效果。
研究人员假设，这种显著效果可能是电流传导对海鞘线粒体和新陈代谢系统影响的结果，这些系统可能是身体再生所必需的。正如外部电流可以将停滞的人类心脏重新启动为规律的窦性心律，精确调谐的生物电脉冲可以像跨接电缆一样，使耗尽的线粒体恢复活力。
该研究表明了一种模型，即治疗"重新训练"这些网络使其更高效，这一过程可以阻止"通常表征衰老生物系统的生物能量衰退"。
研究人员表示，未来某一天，小型无线设备可能会向珊瑚礁提供相同类型的电刺激，增强海洋生物的免疫系统，使它们更能抵御更温暖、更酸性的水域。
"一个显而易见的问题是，这是否可以应用于人类，"乔斯说，"这将采取与海鞘实验不同的形式，并将专注于特定的细胞群体，如可以以类似方式刺激的血干细胞。"
研究人员受到鼓舞的是，研究中使用的电刺激方案多年来一直用于人体以调节心律。
"这对改善人体干细胞存活、治疗生育能力以及各种其他应用具有巨大潜力，"甘迪说，"我们没有理由相信这在人类身上是不可能的。有一条明确的途径可以实现临床应用。"
研究人员计划继续这些研究，旨在了解电刺激如何驱动再生的精确机制。
出版详情：
乔斯·多门等，电刺激促进殖民脊索动物的长寿和再生，《美国国家科学院院刊》（2026）。DOI: 10.1073/pnas.2610968123
期刊信息：
《美国国家科学院院刊》
关键概念：
海洋生物学、再生、电气技术
提供方：
斯坦福大学
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