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这个器官再生,能助你“返老还童”

科普小知识2022-07-15 17:58:18
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生必有死,这似乎是一个不可抗拒的自然法则,但我们从未停止在任何时候和任何国家对永生的期待。在《西游记》中,各种妖魔鬼怪都想尽办法吃唐僧的肉。柯南在吃了神秘组织开发的APTX4869后成为了一名小学生。由好莱坞巨星布拉德·皮特创作的本杰明·巴顿从老年到婴儿经历了一段奇妙的生活。

这个器官再生,能助你“返老还童”

资料来源:Freepik.com

本周,加州大学洛杉矶分校和美国免疫干预组织的联合研究向我们展示了“复兴”的曙光。

研究人员对10名年龄在565岁之间的健康成年男性进行了一项名为“再生胸腺”的治疗,发现年龄开始增长的受试者的免疫系统在一定程度上得到恢复,许多与年龄相关的疾病的风险指数也呈下降趋势。受试者的平均表观遗传年龄在治疗1年后降低了约1.5岁,实验完成时数据降低了2.5岁。相关的研究结果发表在《衰老细胞》杂志的9月刊上,该杂志也在《自然》杂志上报道。

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论文标题截图来自:https://doi.org/10.1111/acel.13028

这项研究一发表,就引起了全世界媒体的关注。它真的会成为只存在于电影和电视作品中的“复兴”桥梁的现实吗?我们应该如何看待这一成就?它到底有什么意义?读完这篇文章,我相信读者自然会找到答案。

表观遗传年龄逆转?你越来越年轻了吗?在生物学领域,有许多方法来表达人类的年龄,例如实际年龄,即从出生之日算起的年龄。生物年龄和表观遗传年龄是指通过测量生物指标获得的年龄。此外,还有骨龄和心理年龄。表观遗传年龄是由加州大学伯克利分校的科学家团队在2013年提出的,并被许多学术同行认可和引用。

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染色体,DNA和碱基对来源:Freepik.com

那么,什么是表观遗传?

我们知道,人体的细胞、组织、甚至器官和系统都是由基因通过调节蛋白质合成来维持正常功能和实现新陈代谢。每次调节蛋白质合成时,相同的基因碱基序列应该得到相同的结果(这个过程称为基因表达)。例如,从同一份手稿复制的副本应该与手稿保持相同的内容。

然而,事实上,即使相同的基因碱基序列也会在每次表达中受到某些因素的影响,从而使表达结果与原始碱基序列略有不同。这些因素包括组蛋白修饰、DNA甲基化、非编码RNA调节等。这就像复印同一份原件一样,每份复印件和原件之间以及每份复印件之间都会有细微的差别。此外,基因表达的次数越多(也就是说,生物越老),这种差异的累积效应就越大,表达的结果就越偏离原始的碱基序列。在下图所示的两只克隆小鼠中,DNA碱基序列是相同的,但是由于DNA甲基化的不同,尾部特征明显不同。

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照片来源:澳大利亚悉尼大学的艾玛·怀特洛

科学家发现,如果基因表达偏离碱基序列的程度能够被精确测量,那么就可以推断出个体的年龄。学术界称这项技术为“表观遗传学时钟”。表观遗传年龄是由表观遗传测量的年龄(不是实际年龄)。例如,当表观遗传学预测实际年龄时,通常观察人类细胞的DNA甲基化水平与年龄之间的关系。

随着年龄的增长,DNA甲基化水平不断提高,并呈现出明显的周期性变化特征。起初,这种方法的误差约为2.7年。然而,2018年,加州大学伯克利分校的一个团队发现,在比较不同的组织样本后,口腔上皮细胞的测量误差仅为1.08年。

美国科学家小组通过一系列操作观察到实验个体表观遗传年龄的逆转。虽然这不是真正的返老还童,但表观遗传年龄在某种程度上确实代表了个体的青春。那么,他们是如何实现这个“奇迹”的呢?

你能活多久?这个器官的老化速度有很大的影响。胸腺是一个重要的淋巴器官,也是人体早期衰老的器官。胸腺老化引起的免疫细胞群减少早已为人所知。它将进一步导致T细胞受体库的崩溃,从而引发一系列与年龄相关的免疫疾病和癌症。研究发现,百岁老人的胸腺免疫功能往往得到很好的维持,这也表明,健康的胸腺与长寿之间存在一定的相关性。

因此,研究人员提出了一种称为胸腺再生的方案,即以某种方式促进胸腺再生,以获得一定程度的免疫修复,为预防或逆转免疫衰老提供新思路。那么,如何实现胸腺再生呢?

这个器官再生,能助你“返老还童”

资料来源:Freepik.com

胸腺再生——“返老还童”的可能机制

我们都知道生长激素可以促进骨骼生长。事实上,生长激素对动物和人类艾滋病患者也有胸腺营养和免疫重建的作用。但与此同时,一些研究表明,生长激素可以诱发糖尿病,这不是预期的结果。因此,研究人员将生长激素与脱氢表雄酮(DHEA)和二甲双胍(一种治疗糖尿病的常规降糖药物)结合起来,试图抑制这种“导致糖尿病”的效应。DHEA和二甲双胍对胸腺没有影响,但能抑制一系列与正常衰老有关的有害作用。

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志愿者9个月实验前后胸腺的核磁共振图像

资料来源:https://doi.org/10.1111/acel.13028

在实验中,测量了一系列不同的表观遗传老化特征,观察到的各种表观遗传时钟显示出表观遗传年龄的明显回归。经过9个月的治疗,表观遗传老化的逆转也明显加快。上图显示了志愿者在测试前和测试后9个月的胸腺磁共振成像图像。白线表示胸腺边界,暗色表示非脂肪组织取代脂肪。结果表明,胸腺密度显著提高,胸腺无脂率显著增加。

其次,该小组还监测了志愿者体内一种叫做CD38的表观遗传标记物的含量。CD38表达的增加与小鼠年龄相关的组织衰竭有很强的相关性,在人类中也可能是如此。然而,在该试验中,志愿者的CD38阳性单核细胞显著减少,并且这种减少在治疗后持续6个月。这可以被视为表观遗传年龄逆转的表现。

现在说人类已经揭开了“复兴”的神秘还为时过早。尽管受到了《自然》杂志的青睐,但在这项研究中仍有不少“空位”。首先,论文没有明确解释这种逆转衰老的机制。此外,临床研究的数量很少(一组7项,另一组3项)。在治疗期间(1年),仅进行了两次采血,因此测试结果的可靠性需要进一步证明。此外,志愿者还出现了可能与治疗有关的轻微副作用,包括关节痛(2例)、焦虑(1例)、腕管综合征(1例)、液体潴留(1例)、轻度男性乳房发育(1例)和肌肉酸痛(1例)。

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资料来源:Freepik.com

然而,我们必须承认,从本文的结论来看,生长激素、DHEA和二甲双胍的特定组合确实为我们提供了一个真正逆转衰老的新方案,类似的治疗方法也可能由此受到启发。同时,本文对解释表观遗传老化的不可预测逆转也有重要的参考作用。

表观遗传年龄不能测量老化的所有特征,也不是老化本身的同义词,但它是目前预测生物年龄和相关疾病风险的更准确的方法。尽管未来仍有许多研究工作要做,但每一项实验都是前进道路上的基石。有一天,“返老还童”可能不再是梦想。

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资料来源:Freepik.com

参考:

1.人类表观遗传老化和免疫发生趋势的逆转。

2.甲基:全球脱氧核糖核酸甲基化谱的方法。《趋势遗传学》。

3.健康、疾病和癌症中的DNA甲基化。