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端粒研究:抗衰老之术
发布时间:2018-01-17 16:55:35    

 长生不老的关键在于:染色体两端有端粒。随着我们变老,端粒数量会减少。

  
  我们为什么会变老呢?这个问题乍看上去是个谜。细胞能进行修复,细胞分裂后会产生新的细胞,这种现象已持续40亿年左右了。那么为什么我们身体里的细胞会耗尽?为什么几十年后细胞会停止工作?
  
  对衰老关键和如何延缓衰老或返老还童的研究比任何科学都久远。早在公元200年前的中国,秦始皇就派炼金术师徐福远赴东部海域寻找长生不老药;中世纪的炼金术师一直在寻找“贤者之石”,它能将普通金属转化为黄金,而且据说任何人只要吃上一小块就能延长寿命。(炼金术师并没有找到“贤者之石”,有人认为这些调查导致很多炼金术师汞中毒。)
  
  对衰老关键的科学探索仍在进行。据《每日电讯报》5月5日报道,加利福尼亚大学的科学家发现成年老鼠输入年幼老鼠的血液后会焕发活力。然而最近几十年的研究焦点一直围绕着位于我们染色体末端、被称为端粒的DNA序列。
  
  “端粒就好比是鞋带末端的小带。”《创造:生命的起源》一书的作者、遗传学家亚当·卢瑟福博士说道。他表示,鞋带上小带或“金属箍”的作用是将鞋带上的细绳套牢,而每个染色体末端的DNA重复序列——端粒的作用也是如此。
  
  “每条染色体是由双螺旋结构的DNA分子组成,而双螺旋结构需要一个端点。”卢瑟福说道,“双螺旋结构的DNA分子像系在一起的两条线一样,如果没有端粒,DNA分子会散开。”
  
  端粒在结构上很简单,但是作用很关键:端粒不是基因,不携带任何遗传密码,但是细胞在缺乏端粒的情况下无法复制。端粒是衰老问题的关键。
  
  “细胞分裂、染色体复制会导致端粒减少。”卢瑟福解释道。我们的细胞难以复制染色体最末端,于是慢慢地鞋带末端的金属箍会磨损殆尽;端粒在多次细胞分裂后会消失。
  
  “端粒似乎是细胞之所以会在衰老过程中死亡的关键。”卢瑟福说道。细胞的最终死亡被称之为senescene(意为“衰老”,来自于拉丁语单词,senex,意为“老人”)。“细胞没有端粒剩下时,就无法再次分裂。细胞无法分裂,就只能死掉。”
  
  所以接下来的问题是,如果我们修复年老细胞的端粒,是否就能阻止衰老的过程?
  
  研究者朝这一目的努力已有一段时间了。20世纪90年代,加利福尼亚大学伊丽莎白·布莱克本(Elizabeth Blackburn)博士及其同事因为发现端粒酶获得了诺贝尔奖,端粒酶能修复延长细胞内的端粒。通常情况下,这种酶的“活性被抑制”,但是在某种细胞中它会活跃起来,并往往危及人的生命。“在癌细胞里,”英国癌症研究中心(Cancer Research UK)科学家凯特·阿尼(Kat Arney)博士说道,“端粒酶被激活。癌细胞因此不会死掉。”癌细胞可以重复分裂,永远都不会衰老,但是这种不受控制的增长会不幸导致所在生物体的死亡。
  
  卢瑟福认为,端粒酶也许能对以后抑制衰老的研究起到作用。“端粒无疑是衰老的关键,端粒酶的发现对我们理解细胞之所以不能永远繁殖、不能永生至关重要。如果我们能用药物或其他手段对付端粒丧失这个过程,细胞的寿命也许能更长,相比在自然情况下,细胞繁殖的时间可能会延长。我不认为这只是科幻小说;我觉得考虑到疗法,这是个值得研究的课题。”
  
  阿尼称,端粒研究在短期内也许能促进抗癌治疗。因为在癌细胞中检测到端粒酶,一些科学家认为可以通过针对端粒酶达到治疗癌症的效果。“针对名为TeloVac的疫苗能否对付端粒酶,曾进行过大规模试验,这个疫苗通过训练免疫系统识别端粒酶,使免疫系统能在癌细胞中检测到端粒酶。”阿尼说道。相对于针对胰腺癌的标准化学疗法,试验结果显示疫苗并没有明显控制住癌症,但是以后仍可能有其他疗法的出现。
  
  其次,端粒丧失会导致癌症。细胞的端粒消失后,染色体末端会松动。“细胞讨厌松动的DNA末端。”阿尼说道,“细胞如果碰上一些这样的DNA,以为出问题了,就会把它们连起来。”如果细胞把两个松动的染色体连起来,“就会引发各种突变”,导致癌症的产生。了解端粒酶或许能防止这一切的发生。
  
  随着端粒的作用愈加明了,一些私营公司如端粒健康和生命长度(Telomere Health and Life Length)开始提供测量染色体长度,从而测定“生物学年龄”的服务,“生物学年龄”相对的是“实足年龄”。端粒短的人更容易患病,包括糖尿病、帕金森病、老年痴呆症,而且往往寿命更短。某研究发现,端粒短的人死于感染的可能性是其他人的8倍,死于心脏病的可能性是其他人的3倍。
  
  卢瑟福指出,真正的麻烦在于,纵览生物学历史,事情绝不会这么简单。“生物学中并无定论。每条规则下有一大堆特例。遗传学更是复杂高深,而非简单绝对。在物理学领域,了解愈多,事情愈简单。生物学却恰恰相反。生物学是一团乱麻。”
  
  端粒研究“并不是一枝独秀”,卢瑟福表示还有很多研究项目在进行当中,从正经到疯狂都有。加利福尼亚大学的研究发现通过修饰参与到细胞修复的两种基因,秀丽隐杆线虫的生命周期能翻倍,今年,特立独行的科学家克雷格·文特尔(Craig Venter)开始了一项巨大工程,即通过给人类基因排序找出决定寿命的基因。控制老鼠热量摄入也显示能延长老鼠的寿命,有时甚至很明显。“有人正在进行尝试——加利福尼亚州控制热量摄入的人群有的每天摄入极低的热量。”卢瑟福说道。这种方法存在两个问题:首先,因为缺乏营养,人的免疫系统往往会受损,更易得病,其次——“他们看起来很惨,”卢瑟福说道,“每天吃四片莴苣。他们也许会长生不死,但是生活质量却很差。”
  
  当然我们到底想要多活多久也是个问题。卢瑟福指出,仅仅让人老了后多活几年称不上是什么成就,真正的目标是如何延长健康生活的日子。即使我们能做到这一点,还有伦理问题待解决:预期寿命与等级、财富密切相关,寿命的延长会让这一联系显得更为直接和明显。而且,人口过剩和老龄化社会已经让世界水深火热。
  
  不过科学家不会因此却步,迄今为止,他们同意端粒研究是延长寿命最有前景的方法。“如果我们可以延缓端粒丧失的过程,细胞繁殖次数的最基本限制也许能被打破,至少次数会变化。”卢瑟福说道。
  
  端粒研究并不是长生不老药;世上没有长生不老药。但是要想长生不老,端粒研究最为可行。

来源: 人民网 中国青年网    | 作者:    | 责编:吴焓焕    审核:张渊

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