作者:朱海亮 来源:中国科学报 发布时间:2018/1/4 10:15:26
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端粒效应——揭开染色体与衰老之间的秘密

 

■朱海亮

衰老是个古老而神秘的话题,长生不老是人类一直追求的目标,而生物体的衰老却是一个必然的过程,是随着时间的推移,机体从构成物质、组织结构到生理功能的丧失退化的过程。

近日,《实验医学杂志》刊发的一项研究表明我们的染色体会随着机体的变老而一起变老。那么我们能不能通过改变染色体来延缓衰老、保持健康长寿呢?目前,世界上很多科学家都在尝试解决这一问题。

2016年《自然》杂志上的一项关于衰老的研究成果入选《科学》杂志甄选的“2016年十大突破”。无独有偶,近日,中科院上海神经科学研究所的蔡时青研究员课题组在《自然》杂志上发表的研究成果首次阐述了个体之间衰老速率差异的遗传基础,是近年来衰老领域取得的重大突破。这些最新成果使抗衰老的研究热度再次升高。

染色体的“保镖”

在生物的细胞核中,有一种载有遗传信息的线状物质,它们被称为“染色体”。染色体主要由DNA和蛋白质组成,是生物生长发育的“指导手册”。在染色体的末端有个染色体的“保镖”,即端粒。人类的端粒由6个碱基的重复序列和结合蛋白组成,它对染色体的功能有着重要的作用。

端粒可类比为鞋带两端防止磨损的塑料套,像塑料套保护鞋带一样保护染色体。它能在保持染色体完整的同时,防止染色体彼此相互粘连,保护染色体上DNA的安全。遗憾的是,这个保镖需要不断作出牺牲:细胞每分裂一次,端粒就会缩短一点,细胞分裂次数越多,端粒就缩短得越多。通俗地说,就是细胞越老,端粒就越短。当它们变得太短时,细胞就不再分裂,开始变得不活跃、衰老直至死亡。因此,端粒又被称为生命体的“分子时钟”。

端粒酶是细胞中一种负责延长端粒的酶。在年轻的细胞中,它在端粒末端加上碱基,可以让端粒免受过度磨损,使细胞分裂的次数增加。但随着细胞分裂,端粒酶的数量不足,端粒逐渐缩短,细胞开始老化。如果端粒酶的活性很高,就能保持端粒的长度,延缓细胞的老化。三位美国科学家因“发现端粒和端粒酶是如何保护染色体的”获得2009年诺贝尔生理学或医学奖。但端粒酶也会帮助无用细胞的增殖,并促进癌症的形成,因此也被喻为“炸弹引信”。

“长生不老”的钥匙

因为端粒酶在细胞老化和癌化过程中都起着关键性的作用,所以被认为是“长生不老”的钥匙。而实验研究表明,端粒也不是永远只会变短,实际上也有可能变长。

不久前,休斯顿卫理公会研究所的科学家采用RNA疗法的技术,发现可逆转细胞衰老。研究人员发现早衰症患儿的染色体端粒比常人要短,因此他们以儿童早衰症作为研究对象。该疗法首先将特定的RNA送入细胞内,RNA再向细胞传达“延长染色体端粒”的信息,从而促进端粒酶的生成。利用这种疗法,所有的细胞衰老标记物都得到了逆转。研究者Cooke表示,我们至少可以减缓或阻断患者机体中衰老的进度,他正计划对现有的疗法进行改进。

此外,因为端粒酶对肿瘤细胞的永生化是必要的,所以它可以作为抗肿瘤药物的重要靶点。目前市场上基于端粒效应用于延长端粒的“端粒酶类”药物和检测试剂有很多,这些研究成果也引发了大量的炒作,有病例因服用增强端粒酶活性的药物而导致患上癌症。

今年8月份,我国首个利用端粒酶技术进行肺部肿瘤辅助诊断的检测试剂——“端粒酶逆转录酶亚基(hTERT)mRNA检测试剂盒”经国家食品药品监督管理总局批准上市,为肺癌辅助诊断提供了一种快速、便捷的检测手段。

另外,衰老不是一个恒定不变的过程,而且衰老速率受到多种因素的影响。《细胞》杂志上的一篇关于衰老的文章就总结出影响衰老的九大因素,除了端粒的耗损,还有营养代谢失调等因素。

2009年诺贝尔生理学或医学奖获得者之一伊丽莎白·布莱克本在2017年1月份出版了《端粒效应》一书,书中介绍生活压力对端粒长度也有影响:母亲照顾生病的小孩的时间越长,她的端粒长度就越短,压力让她们的衰老加速。年龄越大的人,染色体末端越短;抽烟喝酒的人,染色体末端也较短。

“抗老之路”任重而道远

事实上,生命的智慧远比我们想象的深远得多。许多疾病都是由衰老造成的,如果我们能通过端粒效应解决这个问题,就能解决很多疾病。

目前,各种新技术成功延长了染色体端粒的长度,这为战胜衰老导致的疾病带来了希望。科学家也正在研究是否能用药物遏制端粒酶,从而治疗癌症。药物能够延长端粒是极好的,但使用药物延长端粒很危险,我们还需要严格地测试它,改变生活方式比药物安全得多。

深入研究染色体变化与衰老、癌症之间的关系,将是未来生命科学的重要突破。随着分子生物学的发展,衰老研究也将进入基因时代。生命科学发展至今,许多生命的奥秘还是未知数,有待进一步探究。因此,我们在抗衰老问题上还有很长的路要走。

(作者系本报特约撰稿人、南京大学生命科学学院教授)

《中国科学报》 (2018-01-04 第6版 前沿)
 
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2018/1/4 22:42:17 yefulin
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