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端粒酶:延缓衰老,降低癌症风险

时间:2023-07-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:幸运的是,许多研究人员认为他们已经找到了这个“开关”—— 一种叫作端粒酶的物质。研究人员认为端粒酶控制着细胞的衰老过程。每个细胞内有46条染色体,每条染色体的顶端就是端粒。这种酶能使端粒恢复原来的长度,更好地保护染色体。如果能使用最新的基因工程手段进行治疗,就有可能将端粒酶的激活状态限制在短短几天内,从而将癌症风险降至最低。有些小鼠接受了类似的治疗,激活了端粒酶,并恢复了端粒长度。

端粒酶:延缓衰老,降低癌症风险

长寿基因”家族只是一类因控制性饥饿而被激活的基因。尽管有证据表明,虽然人们又找到了人体衰老这一巨大谜团的一个碎片,但未解之谜还有很多。也许我们不该简单地研究单个的基因,而是要找到那个能激活所有抑制衰老基因的开关。

幸运的是,许多研究人员认为他们已经找到了这个“开关”—— 一种叫作端粒酶的物质。研究人员认为端粒酶控制着细胞的衰老过程。如果是真的,未来它就可能是我们抗衰老治疗的最强大助力。

细胞越老化,它们的分裂能力就越弱。从90岁的老人身上提取细胞并尝试在实验室中培养,会发现它们的分裂次数十分有限。而婴儿细胞的分裂次数则会翻一番。因此我们可以推断,细胞有一种分子钟。分子钟会告诉它们已经分裂的次数以及剩余的分裂次数。老人细胞的分子钟已经快到午夜了。时间一到,细胞就会死亡或停止工作,开始衰老。细胞很难进行分裂来修复身体的日常磨损,维持和再生骨骼,或对抗感染。它们的实际功能已经走到了尽头。它们所在的身体也会这样老去。

这些都是衰老的症状。

那么端粒酶是如何工作的呢?它的作用与端粒紧密相关。端粒也可以保护一部分DNA。DNA,也就是我们的遗传密码,在细胞内以卷曲长螺旋的染色体形式存在。每个细胞内有46条染色体,每条染色体的顶端就是端粒。有点类似于我们鞋带末端的塑料帽。如果你的宠物把塑料帽咬坏了,或者塑料帽自己磨损了,鞋带的末端就会开始松动。同样,端粒能防止染色体分裂,保护整个细胞,因为没有染色体的话,细胞也就无法生存。

问题是,只要一个细胞分裂成两个新的细胞,端粒就会变短。端粒就像火药桶的引线,它慢慢燃烧,火苗最终就会到达火药桶。端粒也会变得越来越短,直到无法保护染色体。这个时候,一个端粒周围序列(端粒附近的基因)就会激活,来关闭细胞的一些功能。之后,细胞会停止复制,最终被破坏。达到分裂极限(又称海弗利克极限)和自我毁灭的细胞数量越多,身体就越容易受到心脏病、大脑疾病、细菌感染等的影响。我们称之为“生命”的细胞分裂和复制行为最终导致了我们的死亡。

这至少是关于衰老的一种理论。

但端粒真的是衰老的驱动力吗?我们来回顾一下亨丽埃塔·拉克斯(Henrietta Lacks)的奇特案例。她在31岁时被诊断出宫颈癌。医生发现了一个从未见过的恶性肿瘤。于是他做了一次活检,在实验室里培养了样本。细胞成熟,分裂,然后一次又一次地分裂。其实,到现在,亨丽埃塔·拉克斯已经去世60多年了,这些细胞还在分裂。如果60年前我们给它们提供了适当的条件,让它们不断地分裂,那它们现在的重量应该已经超过了整个地球。

亨丽埃塔·拉克斯的案例到底有什么重要意义呢?你一定已经猜到了:拉克斯的细胞端粒一直很长。一次后天的突变导致了端粒再生,这些细胞因而能长生不老。

这是否意味着端粒也会影响整个身体的衰老过程呢?尽管还不确定,但似乎有一些有趣的证据支持这种说法。例如,人们常说患有早衰症的儿童往往“过早变老”。其实更准确的说法是,这些儿童在很小的时候就开始出现老年的典型症状,有的12岁就没了头发,眼睛凹陷,皮肤布满皱纹,甚至患上了心血管疾病。早衰症有很多种类型,但我们至少可以确定其中一些患儿的端粒天生就非常短。患有类似早衰症的小鼠或许可以通过基因工程将端粒恢复到原来的长度,从而达到一定的治疗效果,恢复活力。

我们大多数人现在还不能享受基因工程带来的好处,它还蕴藏着很多风险。但如果你真的想让端粒恢复到以前的长度,倒是可以试试TA-65。这是美国T.A.科学公司(T.A. Sciences)生产的膳食补充剂。这种补充剂来自一种名为黄芪中药材。据说黄芪能激活延长人类端粒的机制。不过要得到完全的实证之前还需要做很多很多研究。目前,这种补充剂每月要花200到800美元。公司CEO甚至说自己每天都服用这种补充剂。

你愿意服用吗?

这里有一个要点:端粒在保护人体免受癌症侵害方面起着重要作用。只要是在人体内,几乎所有的癌细胞都是因为突变而导致端粒再生,进而实现永生。如果一个人所有的细胞都能不间断地分裂,我们对他进行基因改造的话,他就非常容易患上癌症。现在世界各地很多实验室的小鼠都发生了这种情况。科学界也没有免费的午餐。(www.xing528.com)

最近,T.A.科学公司的员工布莱恩·伊根(Brian Egan)把公司高管告上了法庭,更清楚地说明科学界没有免费的午餐。为了能够全心全意地告诉顾客,他自己也在使用这种产品,据说每天都被迫服用这种补充剂。服用4四个月后,伊根发现自己患了前列腺癌,于是起诉公司,要求赔偿损失。这项诉讼其实支持了今天大多数生物学家都会同意的一点:端粒缩短可以有效保护人体免受癌症侵害。如果这种补充剂确实延长了伊根的细胞端粒,那它或许真的催生了癌症。

那么,该怎么办呢?

著名科幻小说作家本·博瓦(Ben Bova)博士在他的著作《不朽的生命》(Immortality: How Science Is Extending Your Life Span-and Changing the World)中提到了“重启”恢复端粒长度的机制。我们很容易想象出这样一种疗法:利用强大的基因工程激活我们细胞中的端粒酶。这种酶能使端粒恢复原来的长度,更好地保护染色体。如果能使用最新的基因工程手段进行治疗,就有可能将端粒酶的激活状态限制在短短几天内,从而将癌症风险降至最低。

换句话说,这种疗法的风险是最小的,因为端粒酶一次只能激活几天。有什么好处呢?如果治疗成功,也假设端粒衰老理论是靠得住的,那么接受治疗的人的寿命会显著延长,对抗身体持续老化的能力也会明显加强。

有些小鼠接受了类似的治疗,激活了端粒酶,并恢复了端粒长度。这些小鼠有恢复活力的明显迹象。它们的身体组织停止萎缩。衰老也没在它们的睾丸和肠道造成更多的损害,有些组织甚至开始再生,恢复到原来的机能水平。脑细胞开始分裂来补偿因衰老而失去的神经元。这些新的、年轻的细胞立即开始帮忙恢复大脑的神经活动,其中至少有一些细胞能够“重启”大脑的嗅觉系统,让年迈的小鼠又能闻到周围的气味。

现在,先别急着跑去做类似的治疗。首先要知道的是,这项特殊研究所用到的啮齿动物提前接受了治疗,让它们的端粒缩短。换句话说,它们的衰老过程是通过人工缩短端粒模拟出来的。类似的治疗方法对“自然”衰老的小鼠或人类有帮助吗?只有时间才能给出答案。

巴尔齐莱和他的研究伙伴吉尔·阿兹蒙(Gil Atzmon)教授(纽约阿尔伯特·爱因斯坦医学院衰老研究所成员、海法大学教授)进行了一项研究,检测了德系犹太人中的百岁老人(活到100岁或更长寿的人)的端粒长度。他们发现,这些幸运儿的端粒比相同族群中其他只活到85岁的人要长。尽管如此,巴尔齐莱还是不认为端粒是衰老的原因,认为它们只是与健康有些关系而已。

“我觉得端粒不会导致衰老。”他说,“当人们变老或生病时,端粒会缩短,但当这些人恢复健康时,一些端粒又会恢复到原来的长度。”

科学界可能有许多人对此不能苟同,围绕端粒的主要争议让人越发看到了衰老起因的不确定性。我们知道衰老的过程从不停息,它的迹象随处可见,但是,我们还不确定它背后的推手究竟是什么。

2050年发达国家新生儿的预期寿命是多少?世界各地的未来学家都对这个简单的问题给出了答案,而答案的分布也显示了种种困惑和争议。他们的答案五花八门,不过让人高兴的是,1/3的未来学家预测的是150岁。但也要看到,其余的未来学家几乎都认为低于150岁,其他选项(85岁、90岁、100岁等)获得的票数差不多。

巴尔齐莱不得不承认:“这是一个极具争议的话题,但我还是很乐观的。现在有很多实验室、基因研究机构和制药公司都在不断进行着研究和实验,会告诉我们如何对抗衰老。”

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