“一不小心”活到200岁太平洋岩鱼的长寿秘诀人类可否借鉴(2)
譬如,中国科学院动物研究所的刘光慧团队找到了“保持细胞年轻态”的分子开关,可以通过重设衰老的表观遗传时钟,使细胞老化的节奏放缓。“刘光慧团队找到的新型人类促衰老基因KAT7是一个调控表观遗传的基因,当这个开关开启时,人的细胞就会衰老,而当这个开关关闭时,人的细胞衰老速度就会减缓,甚至在一定程度上逆转细胞衰老。”刘林解释,生物体内存在一些调控衰老的基因,这已经成为现代医学的共识。比如,一些基因的主要功能是监控细胞状态,及时引发细胞衰老或死亡,从而防止细胞癌变。而这类基因的表达调控失调会导致身体衰退的加速。另外在衰老的过程中,封印在我们基因组中的一些重复序列,甚至是内源病毒元件会被激活。它们会激发细胞的天然免疫反应,引发组织甚至机体的慢性炎症,导致衰老。
关于DNA损伤修复的研究一直没有停止。“DNA损伤会导致细胞衰老。年轻的细胞有较强的DNA修复机制,无论是碱基对还是整个片段,都可以很好地进行自我修复。”刘林介绍,但是一旦损伤太多,比如遭受化疗药物、辐射的伤害,细胞就无法自我修复。DNA损伤后,一些DNA片段会从细胞核跑到细胞质中,引起细胞一系列免疫炎症反应。
“即使知道DNA碱基突变怎么修复,如何将其用于抗细胞衰老以及理解其中的调控机制等依旧非常棘手。”刘林认为,基因修复和基因编辑在进行体外实验时有一些方法,但要将其用于体内细胞,安全有效性还需大量研究。
此外,近年来通过表观遗传抑制转座子,不让它在基因组上活化,也是重要的抗衰老研究方向。人类基因组包含数万种转座子序列——遗传单位的一种,如果抑制被解除,其会跳跃于基因组中。长期以来被看作垃圾DNA的一部分的转座子,现在被证实可以影响基因表达,包括引起细胞衰老的基因表达,同时受损的DNA片段也会游离于细胞质中,引发免疫炎症反应,对细胞衰老产生很大影响。
细胞器溶酶体的调控作用也是目前新的衰老研究方向。刘林介绍,细胞衰老后,会产生很多垃圾留在细胞里。细胞不清除这些垃圾,就会造成细胞的衰老或死亡。要保证细胞的年轻,就要及时把这些垃圾清除,不让它损伤细胞器和基因组。
细胞里的溶酶体,可以通过细胞自噬或线粒体自噬,经由被膜系统把垃圾包裹起来,然后再消化清除或排到细胞外。“应用这个原理,已有部分小分子候选药物处于市场开发阶段,这些小分子能够清除细胞衰老所产生的垃圾,对于衰老延缓、肿瘤治疗可能都有一定的帮助。”刘林介绍。
新研究证实炎症与人类衰老有关
在此次《科学》上发表的研究中,研究人员从88个岩鱼物种中采集了组织样本,并采用测序技术对它们的基因组进行了测序。该团队发现,寿命较长的物种拥有更多的免疫调节基因,特别是一组被称为嗜乳脂蛋白的基因。
研究人员还通过在寿命较长的鱼类中寻找更常见的DNA变异,来揭示哪些因素与人类衰老相关。最终科研人员发现了137个与长寿相关的基因变异,排除一些与寿命无直接影响的基因变异后,最终确定与长寿相关的其他变异主要涉及到3种类型基因:修复DNA的基因数量增加;调节胰岛素的多个基因中的变异;调节免疫系统的基因的富集。
“这项研究再次证实,炎症是一切的根源。免疫系统参与调节炎症,而炎症的增加与人类衰老有关。”刘林解释,肿瘤一开始也是源于炎症,衰老也是源于炎症,炎症发生的主因可能是线粒体功能出现问题,可能是细胞器内的垃圾没有清除,或者是内源、外源病毒造成的,端粒体缩短、损伤的端粒也会诱发炎症反应。
这项研究结果与之前延缓衰老的研究方向一致,如DNA的修复,调节免疫力等。通过这项研究,可以把一些基因作为与年龄相关损伤的治疗靶点。