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干细胞基因让小鼠“返老还童”

相关疗法用于人类还需时日

2016-12-21 中国科学报 赵熙熙
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激活干细胞基因使得老年小鼠变得年轻。图片来源:Diez, O./picture alliance

  干细胞能够生成其他类型的体细胞,同时它还有另一项惊人的本领——保持年轻。研究人员如今利用这种能力延长了小鼠的寿命并且“翻新”了它们的器官组织。虽然这种方法在人体中可能行不通,但它有望在人们变老后依然使我们的身体充满活力。

  并未参与该项研究的美国加利福尼亚州帕洛阿尔托市斯坦福大学医学院基因组学家Howard Chang表示:“这是一项完美的工作。”他认为,这项研究强化了这样一种认识,即“衰老并不仅仅是一个被动的过程。完美能够通过干涉来改变结果”。

  就像皮肤和头发,人类的染色体也能够展现我们的年龄。染色体携带的分子连接物——被称为表观遗传标记——能够帮助控制脱氧核糖核酸(DNA)的缠绕程度以及基因的活跃程度。但是随着年龄的增长,这些标记会发生变化,可能会搞砸使我们的细胞工作的基因活性的精确协调模式。

  然而表观遗传修饰并不是永久不变的。通过开启一些通常只在胚胎中活跃的基因,研究人员能够将成人体细胞重编程为干细胞。这一过程能够将表观遗传标记恢复到年轻时的“设置”,并且似乎能够让老细胞“返老还童”。

  在2011年进行的一项研究中,科学家在实验室中重编程了包括101岁老人在内的细胞,重置了它们的表观遗传标记并优化了它们的新陈代谢。但是这种染色体重启提供的好处能够出现在实验室以外吗?

  细胞重编程由日本学者山中伸弥于2006年发明,通过引入4种转录因子,将成体细胞转化为诱导多能干细胞。诱导多能干细胞具有与胚胎干细胞一样的分化为各类细胞的能力。细胞重编程用途广泛,其中一项就是被用来逆转衰老,但此前研究中的实验小鼠不是早死,就是患癌。

  为避免早衰或患癌等副作用,在这项新研究中,加利福尼亚州圣地亚哥市萨克生物研究学院发育生物学家Juan Carlos Izpisúa Belmonte和同事使用了部分重编程技术。细胞重编程一般需用2到3周时间,才能让成体细胞转化为诱导多能干细胞,但他们只利用上述转录因子重编程2到4天,因此获得的并不是诱导多能干细胞。实验显示,经过这种方法处理后,成体皮肤细胞仍然还是皮肤细胞,但细胞中的衰老迹象却减轻了。

  研究人员随后利用部分重编程技术治疗早衰症小鼠,发现疗效“显著”:与未受治疗的小鼠相比,受治疗小鼠看上去更“年轻”,心血管及其他器官功能均得到改善。最让人惊喜的是,受治疗小鼠的寿命从18周延长至24周。

  研究人员利用普通小鼠开展的实验结果显示,部分重编程技术增强了小鼠肌肉细胞与胰腺细胞在受伤后的再生能力。

  他们还解释说,部分重编程技术的“返老还童”作用,是通过修改细胞基因组中被称为表观遗传标记的化学标记发生的。表观遗传标记受环境影响而变化,负责调节并保护基因组。这项研究表明,表观遗传变化至少是衰老的部分驱动因素之一。

  研究人员认为,通过化学物质诱导表观遗传变化可能是帮助人类重获青春“最有希望的途径”。但他们也指出,鉴于衰老的复杂性,相关疗法可能还需要多达10年时间才有可能进入临床试验。

  “我们的研究显示,衰老也许不一定单向进行,”Izpisúa Belmonte说,“衰老是有可塑性的,也许能通过仔细调制而逆转。”研究人员在12月15日出版的《细胞》杂志上报告了这一研究成果。

  Izpisúa Belmonte表示:“我们相信细胞的重编程具有将老的遗传表观程序转变为年轻程序的能力,从而减缓衰老进程。”

  并未参与该项研究的加利福尼亚州洛杉矶市Cedars-Sinai医疗中心再生生物学家Clive Svendsen说:“我认为这项研究验证了一个概念,即部分重编程能够恢复一些组织。”

打印 责任编辑:侯茜
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