返老還童、永遠不死這件事,聽起來是神話中才會出現的劇情。不過,随着科技的發展,這種看似玄幻的事情,正在逐漸走進到我們的現實生活中。最近,國外的科學家們成功讓人類細胞“年輕了30歲”,讓我們看到了返老還童的希望。
你可能會好奇:一個人年輕時的狀态和老年時的狀态相比,器官更活躍,抵抗力更強,皮膚更嫩滑,這是可以一眼看出來的。細胞隻是一個簡單的微觀生命,怎麼還有年輕和年老之分呢?
我們知道,人體内的細胞,大部分都包含着一個人全部的遺傳物質。但是,在不同的器官中的細胞内,這些遺傳物質發揮着不同的功效,這是細胞分化的結果。你鼻子内的細胞的遺傳物質會更多地發揮出感受氣味的功能,它也有負責消化的遺傳片段,但是在鼻子的細胞内就不會發揮作用。
人體内還有一種非常特殊的細胞,叫做幹細胞。這種細胞非常厲害,它們具有無限的或者永生的自我更新能力,也就是可以一直分化出高度分化的子代細胞,但其本身不具備具體的生命功能。
幹細胞的英文叫做Stem cell,其中的Stem原意就是樹幹。這個名字确實很恰當,樹幹不能像樹葉一樣進行光合作用,也不能像花一樣播種,但在樹枝或樹葉掉落後,可以繁育出新的枝葉。
人體的幹細胞在分化成某個器官具體的細胞之前,還會經曆一個中間階段,這個階段的形态叫做祖細胞。祖細胞也屬于未分化細胞,它存在于機體的各種組織器官中,能夠分化出特定類型組織的細胞。
由此可見,人體内的細胞,也不是一出生就固定存在的,它們也會經曆各種演化過程,這就可以看作是細胞的老化。當然,實際的細胞老化還涉及到了其他許多方面,比如染色體端粒變短等。總之,既然細胞存在這樣的老化過程,我們就有理由嘗試使其“返老還童”。
2012年,日本生物學家山中伸彌獲得了諾貝爾生理學或醫學獎,其重要貢獻就是“發現成熟、特化的細胞可以被重編程,變成身體的所有組織”。按照我們上面的說法通俗地講,就是他發現了人類細胞可以“返老還童”。
他們的工作可以讓已經分化的正常細胞逆轉成幹細胞,使其具有分化成其他任何細胞的能力。當然了,當細胞退回到幹細胞狀态時,它也将因此失去具體的生物功能。我們說了,人體大部分細胞都包含了全部的遺傳物質,所以這個過程是可能的。但實際操作上,确實充滿了重重障礙,因此山中伸彌才能獲得諾貝爾獎。
如今10年過去了,人類在細胞的“返老還童”上取得了更多的發現。
來自英國巴布拉漢姆研究所的生物學家Diljeet Gill介紹:在這十年間,人類從分子水平上對衰老有了新的理解,并由此産生了一些相應的技術,讓科學家們能夠對人體細胞中和年齡相關的生物變化進行監測。
在山中伸彌工作的基礎上,Gill等人創造了一種新的方法,叫做"成熟期瞬時重編程"。其效率比山中伸彌團隊還要快,從50天縮短到了13天,減少了近3/4。而且,他們并沒有讓實驗中的皮膚細胞直接回到幹細胞的狀态,而是在幹細胞前停止,這樣可以讓“返老還童”的皮膚細胞具有原始的身份和功能。
研究人員随後從表觀遺傳時鐘(能夠衡量細胞“年齡”的一種化學标簽)和轉錄組(細胞産生的基因讀數)兩方面對他們逆轉皮膚細胞的成果進行了衡量,結果非常驚人:他們相當于讓皮膚細胞在生物年齡上倒退了30年!
是的,這句話就是你從表面理解的那樣:如果放在人體内,就相當于這個人的皮膚年輕了30歲!
一提到皮膚細胞,很多人首先就會想到一種物質那就是膠原蛋白。除了大家熟知的美容功效之外,這種物質對于人體組織結構和傷口的愈合有重要的作用,但老年人體内含有的膠原蛋白通常要比年輕人更少,原因就在于隻有年輕的細胞才具備活躍的合成膠原蛋白的能力。
在本次實驗中,膠原蛋白的合成也被用來檢測細胞年輕化的效果。事實證明,和沒有經曆過重編程的皮膚細胞相比,那些年輕化的細胞能夠合成更多膠原蛋白,從而更快速地讓傷口愈合。由此可見,這些細胞真的變年輕了!
(圖片說明:紅色的就是膠原蛋白)
Gill介紹說:“我們已經證明:細胞可以在不損失其功能性的條件下年輕化,而且這種逆轉似乎還能恢複原來細胞的一些功能。我們還看到一個現象,那就是與疾病有關的基因中衰老的指标出現了逆轉,這對未來的工作意義重大。”
雖說這一次取得的突破令人矚目,但研究人員也承認,關于成熟期瞬時重編程背後真正的生物學機制,他們還是沒有完全搞清楚的。他們推測,或許是人類基因組内存在着一些控制細胞身份的關鍵部位,它們可以逃脫重編程。
大家看到這條新聞,可能首先會想到将這項技術應用到美容領域,讓大家的皮膚重新變得年輕起來。不過,研究人員對此還是有話要說的。
首先,這項技術目前還處于起步階段,距離實際應用還很遠,短期内我們不會看到美容院出現這項服務。
其次,這項研究更大的意義在于,它在未來有望解決許多的老年病,比如阿爾茲海默症或者心髒病之類的嚴重疾病。
所以,研究人員也在嘗試将這項技術應用到身體的其他類型細胞中,保證未來能夠安全地應用于臨床試驗中。
巴布拉漢姆研究所的分子生物學家Wolf Reik介紹,他們将在基因組中尋找那些無需經過重編程就可以恢複活力的基因,通過這些基因減少衰老給人帶來的影響。也許在未來,人類真的能夠返老還童了!
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