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加州 Salk Institute 首次通过“细胞重编程” 实现返老还童
加州 Salk Institute 首次通过“细胞重编程” 实现返老还童
来源:DT | 12/16/2016 11:15:47 AM | 浏览:527 | 评论:0

无论是古代的帝王将相、贩夫走卒,还是现在的工商巨擘、平民百姓,这世界上绝大多数人的心底下都会有一丝长生不老的希望。就算不能拥有不死之躯,哪怕是像天山童姥一样时不时地返老还童也是极好的。看看如今的明星为抵抗衰老而下的工夫就能知道他们对衰老有多么恐惧,对青春是多么渴望!

加州 Salk Institute 首次通过“细胞重编程” 实现返老还童

(仔细盯住这张相片15秒)

人类最本源的的恐惧与渴望,自然而然的就衍生出一个巨大的“抗衰老”产业。如今,位于美国加州的索尔克研究所(Salk Institute)的科学家们通过“细胞重编程”实现了返老还童,打开了青春永驻的大门!


加州 Salk Institute 首次通过“细胞重编程” 实现返老还童

美国索尔克研究所被公认为是全美生命科学领域研发成果最丰富、质量最高的研究机构之一

该手段不仅可以使培养皿里的人类皮肤细胞由表及里都更加年轻,它还可以使患有早衰疾病的小白鼠重返青春——消除衰老特征以及延长30%的寿命。目前,此项研究还处于初期阶段,而已得出的实验结果将帮助科学家们找出细胞衰老的原因,以及可以减缓衰老、延长寿命的方法。

“我们的研究表明衰老的路径并不唯一,”该篇论文的作者,索尔克研究所基因表达实验室的Juan Carlos Izpisua Belmonte教授说:“人体有极强的可塑性,通过不断的调整,衰老可能被逆转。”

 

索尔克研究所制作的关于“返老还童”的视频

随着现代医疗水平的提高,人类的平均寿命也会随之提高,而这意味着由衰老引起的疾病出现的几率也将大幅度增加。心血管疾病,癌症,以及神经衰退疾病这三大不治之症(按治愈几率计算)最大的风险来源就是年龄的增加。而逆转衰老的可能手段之一就是“细胞重编程”技术

通过细胞重编程,由获诺贝尔奖的生物学家山中伸弥(Shinya Yamanaka)发现,而被命名为“山中因子”(Yamanaka factor)的4个转录因子可以被转变为诱导性多功能干细胞(iPSC)。诱导性多功能干细胞和胚胎干细胞相似,可以无限分化,转变成人体内任何一种细胞


加州 Salk Institute 首次通过“细胞重编程” 实现返老还童

诱导性多功能干细胞(iPSC)可以分化成心肌细胞、血细胞、神经细胞等

 “我们和其他干细胞实验室所共同观察到的就是,当细胞被诱导重编之后,它们看起来就像新生细胞一样,”索尔克研究员、该论文的第一作者Alejandro Ocampo研究员说,“下一个问题就是我们是否可以实现活体中细胞的诱导重编程。”

虽然细胞的“返老还童”听起来十分诱人,但是可以在培养皿里实现的技术对整个生物体来说不一定是件好事。比如快速的细胞分化,对于胚胎来说极为重要,而在成体上,这一特征往往等同于癌症。而且,在成体上,大量细胞转变为胚胎状态很有可能导致器官衰竭,引起死亡。由于这些原因,该研究团队尝试了是否可以通过对山中因子进行短时间的诱导而避免引起癌症

为了实验这一猜想,研究人员选中了早衰症这一疾病。早衰症在人类和小白鼠身上都有可能出现,症状为基因损伤,器官功能衰减,以及寿命大幅度降低。除此之外,在DNA之中负责管理基因以及保护基因组的外遗传标记(epigenetic  marks)在患有早衰症的人类和小白鼠身上也会提前失控。值得注意的是,在细胞重编程的过程中,外遗传标记会被修改。


加州 Salk Institute 首次通过“细胞重编程” 实现返老还童

索尔克研究所的研究人员发现,细胞重编程可以逆转细胞衰老。左图:患有早衰症的小白鼠的纤维细胞。右图:患有早衰症的小白鼠被重编之后的纤维细胞

研究团队对患有早衰症的小白鼠皮肤细胞的山中因子进行了短时间的诱导。结果显示,这些细胞的衰老特征被逆转了,而且皮肤细胞完全没有受到损伤。“在其他研究中,研究人员曾把细胞一直重编至类似干细胞的状态”,该论文的作者Pradeep Reddy解释到,“实验证明通过对山中因子进行短时间的诱导,我们可以在保持细胞特征不变的情况下逆转衰老。”

由于细胞样本实验的成功,研究团队下一步就是在患有早衰症的活体小白鼠身上进行同样的短时间重编。他们得到的结果十分惊人:与未经处理的对照样本相比,这些小白鼠看起来更年轻,它们的心血管以及其他器官功能更好,而最惊人的莫过于它们的寿命延长了30%,且都没有患上癌症

进行更深入的对比就会发现,在细胞这一层次上,不仅早衰症的具体表现特征被逆转,就连正常的衰老特征也被逆转了。


加州 Salk Institute 首次通过“细胞重编程” 实现返老还童

细胞重编程提高了老年小白鼠肌肉恢复能力,左图:老年小白鼠损伤的肌肉恢复后,右图:经过细胞重编程的老年小白鼠损伤的肌肉恢复后

这证明了外遗传变化是造成衰老的原因之一”,该论文的另一名作者Paloma Martinez-Redondo说,“这将为我们解决细胞衰老问题指明方向。”

不久后,研究团队对正常衰老的小白鼠进行了重复试验。通过对山中因子的循环诱导,这些小白鼠的胰脏和肌肉恢复能力得到了增强——它们的胰脏和肌肉在受伤之后比对照样本恢复的更快。


加州 Salk Institute 首次通过“细胞重编程” 实现返老还童

“细胞重编程将逆转生命的时钟”

“但小白鼠终究不是人类,我们也知道使人类返老还童要比小白鼠复杂无数倍”,Juan Carlos Izpisua Belmonte教授说道,“但是这项研究展示了衰老是可以被逆转的,而且比我们之前认为的更容易受到治疗手段的影响。”

索尔克的研究人员还认为,通过化学物质或小分子药物对外遗传因子进行诱导,可能是在人体中实现返老还童最有效的方法。但是他们也表示了,由于衰老问题的复杂性,这些治疗手段可能在10年之后才能进入临床试验阶段,我们期待这一天能早日到来。

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