重啟方法,。科學(xué)家首次成功逆轉(zhuǎn)衰老

莫斯科,，1 月 24 日 - RIA Novosti,，Vladislav Strekopytov。哈佛醫(yī)學(xué)院的研究人員已經(jīng)清楚地證明衰老是可逆的,。通過重新啟動(dòng)表觀基因組（用于管理基因的“操作系統(tǒng)”）,，實(shí)驗(yàn)室小鼠已經(jīng)恢復(fù)活力。這是一種全新的方法,，為生物再生以及老年疾病的治療開辟了道路,。

帽子和手表

延緩衰老，甚至開始逆轉(zhuǎn)過程——這在最近非常重要,。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)令人鼓舞,，但需要客觀標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)估結(jié)果。

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起初,，DNA 中積累的突變數(shù)量被認(rèn)為是生物年齡的指標(biāo),，隨著時(shí)間的推移,，它會(huì)破壞細(xì)胞的正常功能并導(dǎo)致細(xì)胞死亡。但這種方法并沒有證明自己是正確的：事實(shí)證明突變的數(shù)量與身體的一般老化無關(guān),。后來,，作為衰老的標(biāo)志，他們嘗試使用端粒的長(zhǎng)度——染色體末端的保護(hù)性“帽”,，隨著每次細(xì)胞分裂而縮短,。然而,，這種方法也被證明是不準(zhǔn)確的,。

近年來，科學(xué)家提出了幾種評(píng)估生物年齡的全新方法,。最著名的是表觀遺傳時(shí)鐘,。它于 2013 年由加州大學(xué)洛杉磯分校的 Steve Horvat 教授首次制定。

老年概況

研究基因組——人類和其他哺乳動(dòng)物每個(gè)細(xì)胞中包含的遺傳物質(zhì)的總和,，科學(xué)家們還沒有發(fā)現(xiàn)直接影響預(yù)期壽命的單一基因,。DNA 的結(jié)構(gòu)保持不變，但單個(gè)基因的活性發(fā)生變化,，這反映在蛋白質(zhì)的合成中,。

這個(gè)過程受特殊的表觀遺傳（字面意思是“建立在基因之上”）分子標(biāo)記的調(diào)節(jié)，這些標(biāo)記在不改變核苷酸序列本身的情況下修改 DNA,。研究得最好的是那些在甲基化過程中出現(xiàn)的標(biāo)記——向 DNA 分子添加甲基,。

Horvat 提出甲基化圖譜隨年齡變化，并編制了一份包含 353 個(gè)甲基標(biāo)記的列表,，有無甲基標(biāo)記可用于判斷細(xì)胞與胚胎的接近程度,，或反之，衰老,，即舊狀態(tài). 表觀基因組的兩個(gè)極端概況（一組分子標(biāo)記）之間的轉(zhuǎn)變被稱為“表觀遺傳漂移”,。

重返青春

生物學(xué)家詳細(xì)研究了胚胎干細(xì)胞轉(zhuǎn)化的機(jī)制，首先轉(zhuǎn)化為負(fù)責(zé)某些功能的成熟體細(xì)胞,，然后轉(zhuǎn)化為衰老,、垂死的細(xì)胞。他們一直夢(mèng)想著從相反的方向開始這個(gè)過程,，即恢復(fù)活力,。

2006 年，日本山中伸也和高橋一俊首次在實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo),。在四種蛋白質(zhì)的幫助下,，他們后來將其稱為“Yamanaka 雞尾酒”——Oct4、c-Myc,、Sox2 和 Klf4,，使分化的體細(xì)胞（小鼠皮膚成纖維細(xì)胞）恢復(fù)到多能狀態(tài),。

在隨后的一項(xiàng)研究中，這四種蛋白質(zhì)的基因被植入成年小鼠體內(nèi),，并在被激活一段時(shí)間后,，使整個(gè)動(dòng)物種群恢復(fù)活力。后來,，山中伸彌能夠?qū)⒊扇思?xì)胞恢復(fù)到胚胎狀態(tài),。2012年，這位日本科學(xué)家因其發(fā)現(xiàn)獲得了諾貝爾生物學(xué)和醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),。

但任務(wù)不僅是減少細(xì)胞的生物學(xué)年齡：重要的是它們?cè)谥匦戮幊毯蟊３制涔δ?。在這里，表觀遺傳學(xué)應(yīng)該有所幫助 - 表觀遺傳標(biāo)記激活或相反地關(guān)閉某些基因,，從而決定細(xì)胞的特化和身份,。由于這一點(diǎn)，一些干細(xì)胞變成了大腦神經(jīng)元,，另一些變成了皮膚細(xì)胞,，等等。

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老化是信息的丟失

近日，以David Sinclair教授為首的美國哈佛大學(xué)科學(xué)家在《細(xì)胞》雜志上發(fā)表了一篇題為“表觀遺傳信息丟失是哺乳動(dòng)物衰老的原因”的文章,，這是他們15年的工作成果,。

早在 2008 年，他們就發(fā)現(xiàn)當(dāng) DNA 受損時(shí),，會(huì)發(fā)生表觀遺傳修飾,，導(dǎo)致染色質(zhì)蛋白（染色體的主要成分）移動(dòng)到需要修復(fù)的地方。然后,，使用現(xiàn)代測(cè)序方法,，研究人員發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì) - 染色質(zhì)修飾劑向 DNA 斷裂位點(diǎn)的重新定位導(dǎo)致“表觀遺傳景觀”的破壞。換句話說,，如果 DNA 中的故障頻繁發(fā)生,，持續(xù)的“修復(fù)”會(huì)導(dǎo)致表觀遺傳變化的積累，并最終導(dǎo)致細(xì)胞身份的喪失,。這種方法被稱為老化信息論,。

“衰老是基于細(xì)胞中丟失的信息，而不僅僅是損傷的累積,，”辛克萊說,，“這是一種范式轉(zhuǎn)變?！?/p>

重新啟動(dòng)程序

科學(xué)家們提出,，恢復(fù)丟失的表觀遺傳“指令”可以使細(xì)胞恢復(fù)年輕,，類似于在計(jì)算機(jī)上重新啟動(dòng)程序以清除累積的錯(cuò)誤。

在實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中,，他們通過在年輕小鼠的 DNA 中引入斷裂來模擬表觀基因組的衰老,。在這種“老化”的幾周內(nèi)，動(dòng)物的皮毛變灰,，視力和記憶力下降,，活動(dòng)減少，體重下降,。表觀遺傳時(shí)鐘顯示,，改良小鼠的衰老速度比正常小鼠快一倍半。

然后,，生物學(xué)家利用 Yamanaka 因素激活了負(fù)責(zé)動(dòng)物細(xì)胞身份的基因,，五周后，在分子和組織水平上都出現(xiàn)了明顯的年輕化跡象,。

教授解釋說：“如果衰老的原因是突變的積累，那么就不可能恢復(fù)青春,?！薄暗C明我們能夠逆轉(zhuǎn)這一過程表明系統(tǒng)沒有受損，某處有備份,，并且“軟件”可以重新加載”,。

作者指出，他們的方法與基于使用干細(xì)胞的方法有根本不同：它不會(huì)將細(xì)胞恢復(fù)到多能狀態(tài),，不會(huì)擦除嵌入其中的表觀遺傳信息,，而只是對(duì)其進(jìn)行更新。

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來到一個(gè)男人

科學(xué)家們還不知道類似的返老還童過程是否適用于人類?，F(xiàn)在，該系統(tǒng)正在靈長(zhǎng)類動(dòng)物身上進(jìn)行測(cè)試,，并在實(shí)驗(yàn)室對(duì)人類細(xì)胞——神經(jīng)元,、成纖維細(xì)胞和皮膚細(xì)胞進(jìn)行測(cè)試。

專家們看到了該方法在眼科領(lǐng)域?qū)嶋H應(yīng)用的最大前景,，可以在不影響整個(gè)身體的情況下在局部進(jìn)行基因治療,。2020 年，他們成功恢復(fù)了衰老老鼠的視力,，現(xiàn)在他們正在用山中雞尾酒對(duì)因年老而失明的猴子進(jìn)行試驗(yàn),。如果研究成功并且系統(tǒng)的安全性得到證實(shí)，作者計(jì)劃向美國食品和藥物管理局 (FDA) 申請(qǐng)?jiān)谌梭w中進(jìn)行臨床試驗(yàn)的許可,。

或許在未來,，科學(xué)家團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)會(huì)引發(fā)醫(yī)學(xué)的新方向——表觀遺傳療法,。那么許多與衰老相關(guān)的疾病就有可能通過恢復(fù)身體的特定功能系統(tǒng)來治療。

“現(xiàn)在,，當(dāng)我看著老年人時(shí),，我看到的不是老年人，而是系統(tǒng)需要重啟的人,，”辛克萊說,。

至于一般的回春，作者在這里講得很仔細(xì),。它們提醒我們,，衰老是一個(gè)與許多因素相關(guān)的復(fù)雜過程。目前尚不清楚僅細(xì)胞重編程是否足以使整個(gè)身體恢復(fù)青春,。

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