逆轉(zhuǎn)與延緩衰老

2022-09-25 14:37:24編譯劉漢哲

大自然探索 2022年8期

關(guān)鍵詞：沖繩編程干細(xì)胞

編譯劉漢哲

科學(xué)家讓人體皮膚細(xì)胞大大變年輕。證據(jù)表明少吃和鍛煉有助長壽。

2022年4 月，英國科學(xué)家宣布，他們在短短13 天的時間里，成功讓一名53 歲女士的皮膚細(xì)胞年輕了30 歲！科學(xué)家認(rèn)為，這讓我們看到了“返老還童”的希望。

逆轉(zhuǎn)衰老

早期研究細(xì)胞命運(yùn)可逆轉(zhuǎn)

要逆轉(zhuǎn)衰老，就要逆轉(zhuǎn)細(xì)胞的生命周期，讓細(xì)胞從“老年”回到“幼年”。早在20 世紀(jì)50 年代，英國科學(xué)家格登就通過“克隆技術(shù)”（體細(xì)胞核移植）成功復(fù)制出了一只蛙，這是科學(xué)家首次證明成熟的細(xì)胞核在一定情況下可以逆轉(zhuǎn)為原始狀態(tài)。1996 年，克隆羊“多莉”誕生，標(biāo)志著克隆技術(shù)也能應(yīng)用于更復(fù)雜的哺乳動物。

然而，克隆技術(shù)存在諸多問題：不僅成功率相當(dāng)?shù)?，而且由于需要提供卵?xì)胞，還存在倫理問題。2006 年，日本科學(xué)家山中伸彌成功開發(fā)了一個變通方案——借助4 種轉(zhuǎn)錄因子（現(xiàn)被稱為“山中因子”），就可以使已經(jīng)高度分化的功能細(xì)胞（成熟的體細(xì)胞）重編程為多能干細(xì)胞。通過慢病毒載體介導(dǎo)，山中伸彌將山中因子導(dǎo)入小鼠的皮膚細(xì)胞中，大約50 天后獲得了具有強(qiáng)大自我更新和分化潛能的多能干細(xì)胞，這些能發(fā)育成各種組織和器官的細(xì)胞被命名為iPS 細(xì)胞（誘導(dǎo)多能干細(xì)胞）。隨后，山中伸彌在人體細(xì)胞實驗中也完成了這一壯舉。

格登和山中伸彌分別采用不同的方法使細(xì)胞核重編程，實現(xiàn)了成熟細(xì)胞的“返老還童”。所謂細(xì)胞核重編程，就是將已經(jīng)高度分化的功能細(xì)胞進(jìn)行誘導(dǎo)，讓其重新回到發(fā)育早期的多能干細(xì)胞狀態(tài)，重新獲得發(fā)育成各種類型細(xì)胞的能力。格登和山中伸彌的研究證明，對細(xì)胞進(jìn)行人工調(diào)控和干預(yù)，可以實現(xiàn)細(xì)胞水平的生命再造。他們因在細(xì)胞核重編程研究領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)，于2012 年獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎，而以細(xì)胞核重編程為核心技術(shù)的再生醫(yī)學(xué)研究也得以快速發(fā)展。

格登和山中伸彌分別采用不同的方法使細(xì)胞核重編程，實現(xiàn)了成熟細(xì)胞的“返老還童”

細(xì)胞是構(gòu)成人體組織器官的基本單位，人體由數(shù)十萬億個細(xì)胞構(gòu)成。在人體內(nèi)的各個位置，不同的細(xì)胞發(fā)揮著不同的作用，這是因為這些細(xì)胞已經(jīng)高度分化，不能“一心二用”，只能完成特定的工作。那么，人體內(nèi)有沒有比較全能的細(xì)胞呢？當(dāng)然有，它們就是干細(xì)胞。在人的一生中，身體內(nèi)各種細(xì)胞需要不斷地更新，而這些新陳代謝的任務(wù)就是由干細(xì)胞來完成的。干細(xì)胞是原始且未特化的細(xì)胞，它具有再生各種組織和器官的潛在功能。

山中因子可將皮膚細(xì)胞轉(zhuǎn)化為iPS 細(xì)胞，iPS 細(xì)胞可發(fā)育成各種類型的細(xì)胞，如肌肉細(xì)胞

諾獎技術(shù)再升級

前文所述使皮膚細(xì)胞年輕30 歲的新技術(shù)，名為“成熟期瞬時重編程”，是在山中伸彌的重編程技術(shù)基礎(chǔ)上演變而來的。

山中伸彌的重編程技術(shù)雖然能讓高度分化的功能細(xì)胞重新進(jìn)入具有分化潛能的多能干細(xì)胞階段，但其最終獲得的細(xì)胞將失去原有的功能，這是山中伸彌技術(shù)的一大缺陷。成熟期瞬時重編程成功解決了這一問題，可在不喪失人類皮膚細(xì)胞特殊功能的情況下逆轉(zhuǎn)“衰老時鐘”。

在最新研究中，英國科學(xué)家吉爾改良了山中伸彌技術(shù)中功能細(xì)胞和山中因子接觸的時間，將山中伸彌技術(shù)所需的50 天縮短為13 天。雖然和山中因子接觸后的功能細(xì)胞暫時失去了功能，但它們在隨后的生長階段內(nèi)重新分化為皮膚細(xì)胞，其外觀和23 歲的對照組皮膚細(xì)胞相當(dāng)，其產(chǎn)生膠原蛋白的能力強(qiáng)于沒有被山中因子處理過的細(xì)胞。也就是說，這些細(xì)胞真的變年輕了。

對哺乳動物來說，根據(jù)個體發(fā)育過程中出現(xiàn)的先后次序不同，干細(xì)胞可分為胚胎干細(xì)胞和成體干細(xì)胞。胚胎干細(xì)胞繼續(xù)進(jìn)行分化，就形成具有特定功能的干細(xì)胞（如皮膚干細(xì)胞可形成各種不同類型的皮膚細(xì)胞），這些專門化的干細(xì)胞統(tǒng)稱“多能干細(xì)胞”。在胎兒、兒童和成人組織中存在的多能干細(xì)胞統(tǒng)稱“成體干細(xì)胞”。在特定條件下，成體干細(xì)胞或者產(chǎn)生新的干細(xì)胞，或者進(jìn)行一定程序的分化，形成新的功能細(xì)胞，從而使組織和器官保持生長和衰退的動態(tài)平衡。

成熟期瞬時重編程可在不喪失人類皮膚細(xì)胞特殊功能的情況下逆轉(zhuǎn)“衰老時鐘”

值得一提的是，成熟期瞬時重編程也對衰老性疾病的相關(guān)基因產(chǎn)生了影響，如與阿爾茨海默病相關(guān)的APBA2 基因和在白內(nèi)障惡化中起作用的MAF基因，都顯示出“年輕化”跡象?？茖W(xué)家推測，這項技術(shù)未來還可能應(yīng)用于這些疾病的治療。

有沒有更實用的抗衰老方法？

盡管成熟期瞬時重編程技術(shù)為再生醫(yī)學(xué)和一些與衰老相關(guān)的疾病治療提供了新希望，但該技術(shù)目前仍處于探索初期階段，科學(xué)家尚未完全清楚成熟期瞬時重編程背后的機(jī)制。此外，該研究領(lǐng)域還面臨諸多挑戰(zhàn)，因為該技術(shù)畢竟要作用于人體，所以只有在確定重編程后細(xì)胞的基因組不會發(fā)生改變、重編程后的細(xì)胞在人體內(nèi)長期存在非常安全后，才能將研究結(jié)果應(yīng)用于再生醫(yī)學(xué)。

既然如此，普通人在有生之年豈不是很難享受到這些逆轉(zhuǎn)衰老相關(guān)研究的成果？先別灰心，盡管返老還童看似遙遙無期，但我們至少可以借鑒幾十年來對衰老的研究成果，讓我們的“衰老時鐘”走得慢一點兒。

科學(xué)飲食延緩衰老步伐

吃這些食物有助于延緩衰老

關(guān)于抗衰老的研究大多都離不開飲食。例如，少吃點兒不僅有利于控制體重，還能減緩衰老速度。許多研究已經(jīng)證實，在營養(yǎng)均衡的情況下，減少熱量攝入可以延緩多種動物（包括果蠅、線蟲、嚙齒目動物和非人靈長目動物）的衰老，從而延長其壽命。

世界上有一些地區(qū)長壽老人數(shù)量特別多，比如日本沖繩。與日本其他地區(qū)的人相比，沖繩人活過100 歲的可能性要高出40%?？茖W(xué)家通過調(diào)查沖繩老年人口的健康狀況發(fā)現(xiàn)，沖繩的百歲老人在人生的最后階段很少受到慢性病的折磨，幾乎三分之二的沖繩老人直到97 歲都能獨(dú)立生活。與其他地區(qū)的老年人相比，沖繩老人患癌癥、糖尿病和癡呆癥的概率也要低得多。

沖繩人的長壽秘訣和他們的飲食習(xí)慣密切相關(guān)。沖繩人的主食是紅薯，他們還吃大量的蔬菜、豆制品和一些魚類。植物性食品含有大量人體必需的維生素和礦物質(zhì)，而且具有抗氧化和抗炎能力，魚類則能補(bǔ)充優(yōu)質(zhì)脂肪和蛋白質(zhì)。在沖繩還沒有快餐行業(yè)的時候，沖繩人的平均熱量攝入比健康成人的正常推薦攝入量要少11%。因此，一些科學(xué)家認(rèn)為，這進(jìn)一步證明限制熱量攝入有助于延緩衰老。

科學(xué)家預(yù)計，2040 年西班牙可能成為預(yù)期壽命最高的國家。西班牙高度發(fā)達(dá)的醫(yī)療系統(tǒng)是其國民長壽的重要原因之一，此外，西班牙盛行的地中海飲食也起了重要作用。所謂地中海飲食，就是以水果、蔬菜、五谷雜糧、魚類和橄欖油為主的飲食，這是一種非常健康合理的飲食習(xí)慣。研究表明，橄欖油能夠降低心血管疾病風(fēng)險，并且飲食中的植物脂肪越高、動物脂肪和蛋白質(zhì)含量越低，死亡風(fēng)險就會越低。

可見，即便我們目前沒辦法逆轉(zhuǎn)衰老，也能通過少吃和吃得健康，讓我們活得更長久、更健康。

堅持運(yùn)動積極對抗衰老

被西方尊為“醫(yī)學(xué)之父”的古希臘醫(yī)師希波克拉底曾指出：純靠飲食是無法保持健康的，我們還必須去運(yùn)動。

今年已經(jīng)85 歲的鐘南山院士，把鍛煉作為日常生活的一部分，因此他看上去比實際年齡年輕很多，也沒有出現(xiàn)老年人常有的視聽障礙、反應(yīng)遲緩、記憶力衰退等問題。近些年來，越來越多的研究表明，堅持運(yùn)動可以幫助人們延緩衰老，從而使人健康長壽：2019 年的一項研究發(fā)現(xiàn)，長期運(yùn)動的老年男性的肌肉在細(xì)胞水平上與25 歲的人相似，并且比久坐不動的老年人的肌肉更能抵御炎癥損傷；另一項研究表明，即便只是低強(qiáng)度運(yùn)動，也能對擴(kuò)大腦容量、延緩大腦衰老產(chǎn)生明顯影響；最近一項研究顯示，正確跑步僅6 個月就能讓血管年輕4 歲，而且年紀(jì)相對較大的人從跑步訓(xùn)練中受益相對更大。