2011年11月初,在《自然》杂志发表的一篇论文,让人们对长生不老药这个传说看到了一线曙光。
这篇论文的作者是美国梅奥医学中心(Mayo Clinic)的研究人员。他们宣布,通过让转基因小鼠服用一种特殊药物,能够清除小鼠体内的“僵尸细胞”,从而延缓甚至是预防它们的衰老。
报告撰写者基兰博士介绍,早在五十年前,科学家们就发现,细胞在停止分裂前会经历一个衰老期。这段时间它们既不死亡,也不正常分裂繁殖,而是像僵尸一样不断制造出破坏分子,攻击和杀死附近的健康细胞。学界推测,这种特性是为了防止细胞繁殖失控和癌症的扩散而存在的。
人体的免疫系统能够清除掉这些衰老细胞,但清除的干净程度会越来越不尽如人意。结果就是,人体内的衰老细胞随着年龄增长越积越多,特别是在皮肤脂肪、骨骼肌肉以及眼部。它们是不是引发人类各种老年病的罪魁祸首呢?科学家们一直心存疑虑,但却很难下定论。因为这种细胞的数量其实很有限,在老年人体内也就占了10%—15%。
为了在小鼠体内追踪到衰老细胞,研究者们重点观察了一种名为p16的蛋白质。p16会阻止细胞分裂,从而使它们进入衰老的环节。“在年轻健康的细胞里,p16蛋白质是表现不出来的。当我们越来越老时,它们在身体里所占的比例就越来越大。”实验报告的作者凡德森介绍。
研究者们用转基因小鼠来进行实验,在它们的衰老细胞中潜伏了一种名为8号蛋白酶的分子。这种蛋白酶一旦遇到给小鼠服用的特殊药物就会被激活,在衰老细胞的外层钻洞,从而让这些细胞自我毁灭,而其他细胞则安然无恙。
而这些服药的小鼠本身呢?它们在实验开始被分成了两组,第一组小鼠在十五个月的生命周期中,所有衰老细胞从一开始就被清除得干干净净;而第二组小鼠是在开始出现衰老迹象时,才通过服药来清理衰老细胞的。
结果是令人兴奋的:本来应该老态龙钟的小鼠全都看起来都很健康:第一批小鼠的各种衰老迹象都被延缓了,包括白内障、脂肪流失、肌肉萎缩等;第二批小鼠虽然过了大半辈子才开始吃药,已经发生的衰老迹象无法逆转,但进一步的衰老也被阻止了。而且两组小鼠的体力和运动能力都很出色。
这让研究者们非常振奋,能毫无危险地将衰老细胞从动物身上移除,为他们打开了很多新思路:“有一天,我们也许能打破年老和许多疾病之间的联系,从而为治疗老人的慢性病找到一种革命性的疗法。如果你把衰老程序遏制在了萌芽状态,那你是不是同样遏制了许多跟年龄相关的疾病呢?癌症、老年痴呆症、动脉硬化、糖尿病、超重和它们的并发症是不是可以一起打包解决掉呢?”
下一步,梅奥中心的研究者决定在非转基因小鼠身上重试这项试验,看看能否延长小鼠的寿命。因为参与这次实验的小鼠全都经过基因改造,衰老得比较快,活到十几个月时就会心脏病发而早亡。之后,他们会开始在其他物种上实验。
如果这种效果能通过进一步研究得到证实,未来的研究方向可能分为两种,一是研制出能清除人体衰老细胞的药物,二是研制能重新激活免疫系统的清除功能的药。但是,细胞正常衰老能够抑制癌症的扩散,这种药物会不会让癌细胞进入扩散失控状态呢?这给研究带来了相当程度的危险性。
“我们要对付的下一个问题就是:对于人类来说,在什么时候移除多少衰老细胞才不会影响健康状况,但又能产生作用。”研究者之一、斯坦福大学的遗传学家萨诸博士介绍说:“清除僵尸细胞是无法让我们摆脱死亡的,但如果能在人类身上实验成功的话,至少它能让人类更有活力、更健康地活上更长时间。”(生物谷 Bioon.com)
doi:10.1038/nature10600
PMC:
PMID:
Clearance of p16Ink4a-positive senescent cells delays ageing-associated disorders
Darren J. Baker,Tobias Wijshake,Tamar Tchkonia, Nathan K. LeBrasseur,Bennett G. Childs, Bart van de Sluis, James L. Kirkland & Jan M. van Deursen, ,
Advanced age is the main risk factor for most chronic diseases and functional deficits in humans, but the fundamental mechanisms that drive ageing remain largely unknown, impeding the development of interventions that might delay or prevent age-related disorders and maximize healthy lifespan. Cellular senescence, which halts the proliferation of damaged or dysfunctional cells, is an important mechanism to constrain the malignant progression of tumour cells. Senescent cells accumulate in various tissues and organs with ageing and have been hypothesized to disrupt tissue structure and function because of the components they secrete. However, whether senescent cells are causally implicated in age-related dysfunction and whether their removal is beneficial has remained unknown. To address these fundamental questions, we made use of a biomarker for senescence, p16Ink4a, to design a novel transgene, INK-ATTAC, for inducible elimination of p16Ink4a-positive senescent cells upon administration of a drug. Here we show that in the BubR1 progeroid mouse background, INK-ATTAC removes p16Ink4a-positive senescent cells upon drug treatment. In tissues—such as adipose tissue, skeletal muscle and eye—in which p16Ink4a contributes to the acquisition of age-related pathologies, life-long removal of p16Ink4a-expressing cells delayed onset of these phenotypes. Furthermore, late-life clearance attenuated progression of already established age-related disorders. These data indicate that cellular senescence is causally implicated in generating age-related phenotypes and that removal of senescent cells can prevent or delay tissue dysfunction and extend healthspan.