衰老似乎是一种不可阻挡的力量。一些研究人员认为,随着一种称为细胞重新编程的新兴技术的发展,未来某一天可能会减缓甚至暂停衰老。
自2016年索尔克研究所的一项小鼠实验以来,人们对这种方法一直充满好奇。该实验中,加速衰老的小鼠在暴露于能够重写细胞衰老的四个基因后寿命延长了。
哈佛医学院的博士后研究员徐露西一直在密切关注这些发现。
重新编程如何改变衰老细胞
所有哺乳动物细胞都含有DNA。然而,由于表观基因组的存在,你的心脏细胞中的DNA表现方式与皮肤细胞不同。表观基因组是一个受甲基化模式影响的外层结构,可以开启或关闭基因。一生中,甲基化会随着饮食、污染、运动和压力等因素而变化。
科学家们发现,激活四个由Shinya Yamanaka命名的重新编程基因,可以去除大部分甲基标记。这可以将细胞重置到更早、更灵活的状态,但这也可能是好的也可能是危险的。
潜力与隐患
动物研究表明,完全重新编程与畸胎瘤有关,这些异常生长会在奇怪的地方长出牙齿和毛发等组织。
西班牙研究人员进行的一项早期小鼠实验中,“许多动物在几周内死亡”,这揭示了完全细胞回归的风险之大。
在部分重新编程中,研究人员使用较少的Yamanaka基因或短暂地循环它们,以避免将细胞推回到干细胞状态。这种较温和的版本旨在刷新细胞,同时保持其身份。
为什么安全性是个问题
“我不相信有重新编程。你实际上是在告诉这些细胞变成癌症,”加州杜阿尔特市希望之城研究中心的科学家查尔斯·布伦纳说。创造额外的类干细胞可能会导致恶性癌症。
为了降低失控细胞生长的风险,一些科学家使用一种广为人知的抗生素来控制基因活性。他们短暂地开启它,然后关闭它。希望通过这种方法可以在不允许可控细胞分裂的情况下恢复组织活力。
衰老组织中的细胞重新编程
2020年哈佛大学的研究显示,集中于老年小鼠的眼部组织具有前景。参与该研究的哈佛遗传学家大卫·辛克莱仅使用了原始四个基因中的三个——去除了与肿瘤最相关的那个基因。
一家名为Life Biosciences的生物技术公司已经通过在患有眼损伤的猴子身上测试部分细胞重新编程,推进了这一策略。
该公司计划申请许可,在突发视神经中风的人身上进行同样的操作,认为抗生素开关方法比之前的尝试更安全。
更深入地了解衰老本身
虽然眼部组织似乎是一个可控的起点,但一些实验室也希望更广泛地应用部分重新编程。
索尔克研究所的一个后续项目在携带额外重新编程基因副本的小鼠中使用了精心定时的重新编程。肿瘤较少见,某些组织显示出年轻的生物标志物,尽管寿命没有增加。
这些结果引发了猜测,即某些器官(如大脑)可能从部分重新编程中受益。斯坦福大学的调查在小鼠身上测试了这种方法,旨在改善脑老化。
有针对性的重新编程增强了新形成的神经元,尽管小鼠的炎症有所增加。
仍有许多问题有待解决
这项技术仍然引发了许多关于长期效应以及如果人体试验成功谁将受益的担忧。有些人担心最初只有富人才能从中受益。其他人则担心重新编程可能会导致昂贵或风险高的治疗,最终无法兑现承诺。
一些科学家依然乐观。他们认为部分重新编程可能会彻底改变眼疾护理,并在未来解决其他与年龄相关的问题。他们承认验证安全性是关键,任何针对衰老的疗法都必须经过严格的测试。
Life Biosciences预计将在不久的将来开始临床试验,并将使用部分重新编程来帮助某些急性视神经问题的成年人。
分析人士表示,这些初步结果将指导未来的工作。如果该疗法未出现肿瘤或意外并发症,它可能会为新的治疗方法铺平道路,以应对与年龄相关的功能丧失。
“我担心速度,”徐露西说,指出在技术扩展到小型临床试验之外之前,还有更多问题需要答案。
细胞重新编程的未来
目前尚不清楚这些方法最终是否会减缓或改变人类的衰老。投资者对此抱有希望,希望部分重新编程能成为一系列疾病的新型策略。
研究继续在各大学和初创企业中进行。许多专家认为,只要科学家能在恢复活力与安全之间取得平衡,部分重新编程就是向前迈出的一步。
其他人警告说,篡改细胞身份可能会引发我们尚未预料到的问题。即便如此,对这些试验的兴趣仍在不断增长。
该研究发表在《自然》杂志上。
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