延长寿命的探索与人类存在本身一样久远,从神话中的青春之泉到间歇性禁食、补充剂和注射等快速见效的潮流。但如果你查看一下你的药柜,你可能会无意中发现一种掌握长寿关键的药物。治疗鼻塞的鼻喷剂是否可以被重新利用,以逆转一个或多个衰老过程?
美国东北大学研究人员领导的团队表示,或许可以。根据周五发表在《自然·衰老》(Nature Aging)杂志上的研究,他们发现了一种方法来识别可以重新用于影响衰老的现有药物。
专家表示,与从头开始研发全新药物相比,利用现有药物库寻找新疗法通常更便宜、更快速。
"作为多年前头发就已经变白的人,我与大家一样希望有朝一日会出现能够延缓某些衰老过程的药丸,"美国东北大学物理学杰出教授、监督了这项研究的阿尔伯特-拉斯洛·巴拉巴西(Albert-László Barabási)说。该研究是与哈佛大学研究人员合作进行的。"挑战在于找出值得测试的药物。"
研究人员特别关注了似乎在11种不同生物过程中发挥作用的与衰老相关的基因,这些过程都影响着老化的概念。这些被称为"衰老标志物"的过程包括表观遗传改变(控制基因何时开启或关闭)和线粒体功能障碍(即细胞产生功能所需能量的能力下降)。
研究人员在巴拉巴西实验室担任博士后研究员、该研究的主要作者布奈亚·格罗斯(Bnaya Gross)表示,研究人员采取的一个重要初步步骤是理清参与衰老的不同基因。
"根据某种定义或推理,你有与衰老相关的基因,但感觉就像你只有一大堆与衰老相关的基因,"他说。"网络使我们能够组织它们,说'好吧,这不仅仅是一堆基因。它们彼此相连。它们形成某种组织。这不是一个随机过程。'"
研究人员使用Open Genes数据库,该数据库提供与衰老和长寿相关的基因信息,筛选出1,250个与一个或多个衰老标志物相关的基因。然后,这些基因被映射到人类相互作用组(interactome)的特定部分。相互作用组是一个全面的目录,记录了蛋白质与其他蛋白质之间超过50万种相互作用,因为蛋白质是大多数药物的作用靶点。
格罗斯表示,研究人员发现与衰老相关的基因位于相互作用组的非常特定区域,围绕着衰老标志物形成自己的模块。格罗斯说,知道这些标志物模块与衰老基因所在位置重叠,可以帮助研究人员识别影响多个衰老标志物的药物。
"如果基因随机分布,药物就不可能专门影响它,因为它散落在各处。[我们的]发现是衰老基因位于非常特定的区域,一个非常特定的'社区',让你能够找到影响这个'社区'的药物,"格罗斯说。
格罗斯表示,有了这些知识,下一个问题是这些基因——像疾病一样——如何被疗法靶向?
研究人员回答这个问题的方法是首先调查任何已批准的药物影响这些标志物模块的可能性,然后使用一个指标来确定该药物是会逆转还是加速衰老效应。
研究人员查看了所有能够获取的信息,从DrugBank数据库编译了一份包含6,442种药物的清单。研究人员使用该数据库获取有关药物和药物靶点的信息,以了解药物的治疗靶点与这一衰老基因网络的接近程度。
格罗斯表示,传统上,针对疾病的药物被设计为对特定基因或机制产生特定效果。但该网络可用于预测药物的影响,或许可以影响多个衰老标志物。
"药物不一定需要直接命中[衰老标志物模块]。只要有一条通向它的直接路径,它就可以命中'社区',"他说。
同时,研究人员表示,知道一种药物是否会影响衰老标志物只提供了部分情况。它没有说明药物效果有多大,也没有说明药物对衰老有积极还是消极影响。
因此,格罗斯、巴拉巴西及其团队引入了一个指标来衡量这种影响,该指标将基因通过衰老过程的活性与药物可能如何改变这种活性进行比较。
格罗斯解释说,如果一个基因随着年龄增长而活性降低,目标就是让药物使其重新活跃。如果一个基因随着年龄增长而活性增加,则需要相反的情况,以避免放大与衰老相关的效果。
研究人员通过17种目前正在人体上测试的长寿药物和11种已被证明可延长小鼠寿命的药物来确认他们方法的可靠性。例如,阿司匹林通常以低剂量每日服用,以降低心脏病发作或中风的风险,目前正在人体试验中测试其任何长寿益处。
在这项研究中,研究人员发现阿司匹林可用于积极影响细胞间通讯,这对包括激素分布或免疫在内的各种功能都很重要,但会随着年龄增长而下降。研究人员还发现,这种抗炎药物有助于调节营养感知,即检测身体何时需要能量的能力。
研究人员还使用这种方法确定了370种可能影响一个或多个衰老标志物的药物。研究发现,其中14种药物可能促进长寿,而另外14种药物则被发现具有加速衰老的效果。
一种脱颖而出的候选药物是氧甲唑啉(oxymetazoline),这是一种作为非处方鼻喷剂(商品名Afrin或Sinex)用于治疗鼻塞、用于减轻眼部充血的眼药水或用于治疗酒渣鼻红斑的外用乳膏。它目前没有任何已知的对长寿的影响,但应用他们的方法,研究人员发现该药物可以被重新利用以改善细胞间通讯。格罗斯表示,哈佛大学的同事正在进行细胞系实验以验证这一预测,旨在确定该效应对细胞的确切作用途径。
"这项研究并没有提供衰老的治愈方法,也没有证明任何特定药物会延长人类寿命。它提供了一张路线图……朝着可以在细胞、动物乃至最终在人类身上测试的可行干预措施,"巴拉巴西说。
格罗斯表示,衰老科学很复杂,一个人的遗传、环境和分子过程都起着作用。该研究称,衰老的相互关联性质意味着需要多种不同的干预措施来解决多个标志物。该研究称,如果科学家不得不通过开发新药来解决每个衰老标志物,可能需要十年或更长时间。
格罗斯补充说,虽然研究人员的方法确定了已经过测试并具有已知靶点和副作用的药物候选者,但仍需要进一步实验来确认他们的计算。在未来的某个时候,这种方法可以用于为特定人定制抗衰老药物,称为精确老年科学(precise geroscience)。
"我认为我们还没有达到那一步,"格罗斯指出,但"我们正在迈向精确化的时代。"
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