美國梅奧診所的Jan vanDeursen構建了轉基因老鼠,該老鼠未能如預期發展出腫瘤,卻出現了一種奇怪疾病。3個月時,老鼠皮毛變薄,眼睛因白內障而變得呆滯無神。van Deursen花了幾年研究這種老鼠的迅速老齡化的原因,結果發現,老鼠體內堆積著一類既不會分化也不會死去的奇怪細胞。
于是,van Deursen和同事想知道:殺死這些“僵尸”細胞老鼠早衰會得到延遲嗎?答案是肯定的。
2011年,該研究團隊發現,消除這些細胞能預先阻止老鼠早衰。此后7年,數十項實驗證實衰老器官里確實積聚著僵尸細胞,消除它們可以減輕甚至預防某些疾病。例如今年有研究表明,清除老鼠僵尸細胞,能使老鼠健康得到改善、皮毛密度增加,并提高腎功能。此外,這還能改善肺病和修復受損軟骨。2016年,一篇文章甚至報道這種處理延長了正常老鼠的壽命。
“只要移除這些僵尸細胞,就會啟動一些組織的自然修復機制,促進新生組織生產。”約翰斯·霍普金斯大學生物醫學工程師Jennifer Elisseeff說。
“僵尸”促衰老
這種衰老細胞實際是種很常見的不分裂細胞。幾乎所有細胞都有變成衰老細胞的潛力。此時,細胞會停止復制,轉而“噴出”數以百計的抗死亡蛋白。這種細胞雖然失去了自我復制能力,但卻可以保持不死,因此這種細胞也被稱為僵尸細胞。
現在很多生物科技和制藥公司都在測試殺死衰老細胞的藥物,以圖永葆青春,至少延緩衰老。
作為統一生物技術公司的聯合創辦人,vanDeursen計劃在未來2年半進行多次針對骨關節炎、眼部疾病和肺部疾病的人體臨床試驗。參與了2011年的研究項目的梅奧診所老年病學家James Kirkland說:“我為此整晚睡不著覺,這些實驗在小鼠或者大鼠身上效果極好,但是距離人用總有一些難以跨越的障礙。”
而且,衰老是一個很尷尬的概念,美國食品藥品監督管理局(FDA)并未將其劃為需要治療的范疇。
盡管如此,統一生物技術公司總裁NedDavid表示,任意一項測試證明相關治療對人類有一點功效的話,都將極大地推進人類老齡化研究和治療。紐約愛因斯坦醫學院衰老研究所所長Nir Barzilai說:“抗衰老療法絕對已經準備好進入臨床試驗了。我認為在未來幾年之內,現在的許多中老年人將受益于該療法。”
黑暗角落
1961年,微生物學家LeonardHayflick和Paul Moorhead提出了細胞層面衰老的概念。但這一想法被忽視了幾十年。
盡管許多細胞會自行死亡,但所有可分裂的體細胞都有潛在的衰老能力。已經研究了25年衰老的西班牙巴薩羅納生物醫學研究所的Manuel Serrano說:“我們還不確定這些衰老細胞是否還有其他重要功能。”盡管它們已經喪失了復制能力,但仍保持著活躍的新城代謝,還會繼續行使基本的細胞功能。
到2000年代中期,衰老還被理解為一種抑制損傷細胞生長以預防腫瘤的生理機制。如今,研究人員了解到,當細胞突變或受損后,通常會停止分裂。鑒于在胎盤和胚胎中也發現了衰老細胞,它們似乎引導了被其他細胞清除前的臨時結構的形成。
但分子生物學家Judith Campisi發現了衰老不為人知的消極面。2008年,包括Campisi團隊在內的3個研究組發現,衰老細胞大量分泌細胞因子、生長因子和蛋白酶,以影響臨近細胞的機能,煽動局部炎癥。Campisi課題組稱其為細胞衰老相關分泌表型(SASP)。最近,她的團隊已經鑒定出了幾百種參與SASP的蛋白質。
在年輕、健康的組織中,這些分泌物可能參與修復過程。但不知什么時候開始,衰老細胞開始積累,免疫系統停止了對細胞的反應,關節炎、動脈粥樣硬化等老年病也隨之而來。沒有人知道這何時和為何發生。
令人意外的是,不同組織的衰老細胞能分泌不同的細胞因子,表達不同細胞外蛋白,并使用不同策略逃避死亡。這讓實驗室檢測和可視化衰老細胞非常困難。“衰老細胞沒有任何明確的東西。什么都沒有。”Campisi說。
缺乏通識標志物是搜查衰老細胞積累的一大難題。研究人員必須使用大量額外標志物尋找組織中的衰老細胞,結果費錢耗力。van Deursen說:“我打賭,我們永遠找不到衰老特異性的標志物。”
今年早些時候,以色列魏茨曼科學研究院的ValeryKrizhanovsky和同事用衰老的分子標記染色組織,觀察到了腫瘤和衰老小鼠組織內的一些衰老細胞。“數量比我預想的要多。”Krizhanovsky說。幼年小鼠任意器官的衰老細胞約占1%,2歲小鼠的這一比例提升到了20%。
雖然這些細胞很難被鑒定,但很容被殺死。
趕走衰老
科學家已經知道,細胞依賴一些保護機制保持“不死”狀態。于是,Kirkland與斯克里普斯研究所的Laura Niedernhofer等人試圖尋找這些機制。他們找到了6條被衰老細胞激活的、阻止細胞死亡的信號通路。
這是尋找能阻斷這些通路的化合物的核心。2015年初,該研究小組確定了第一個抗衰老藥物:這是一種FDA批準化療藥物,名為達沙替尼。它與槲皮素聯合使用能有效減緩小鼠模型的老化進程。
10個月后,阿肯色大學醫學院的DaohongZhou和同事發現利妥昔也能抗衰老,它能抑制兩種BCL-2家族的兩種蛋白質——這些蛋白質有助于細胞繼續存活。Kirkland課題組和Krizhanovsky課題組也報道了類似的發現。
目前為止,有文獻記載的抗衰老化合物已經有14種,包括小分子、抗體和多肽。但是,每種化合物只對特定衰老細胞起效,針對不同老化疾病,可能需要多種類型抗衰劑。“每個衰老細胞可能有不同的保護方式,所以我們必須找到藥物組合來清除它們。”Niedernhofer說。
此外,抗衰藥物有幾個吸引人的特質。衰老細胞只需定期清除一次,比如一年一次,所以用藥期較短。這種“打完就跑”的用藥策略可以避免不良副作用。統一生物技術公司計劃直接將藥物注射到疾病患處,例如關節炎患者的膝關節、黃斑變性患者的眼睛后部等。
與癌癥不同,衰老疾病治療沒必要殺死組織中的所有衰老細胞。小鼠研究表明,殺死大部分細胞就足矣。最后,抗衰劑只會影響已經存在的衰老細胞,不會干涉這類細胞的形成,意味著衰老細胞最初的腫瘤抑制功能仍可保留。
在諸多積極成果的鼓勵下,抗衰劑的粉絲們十分樂觀。例如,去年,研究顯示抗衰劑使動物壽命延長了25%。目前,已經有七八家公司進入了這個領域。梅奧診所啟動了利用達沙替尼和槲皮素對抗慢性腎病的臨床研究。
“但在安全測試之前,任何人都不能擅自服用這些藥物。嚙齒動物實驗已經證明抗衰劑會延遲傷口愈合,可能還會有其他副作用。“它還是非常危險的。”Kirkland說。
VanDeursen認為,解決衰老之謎是人類永恒的話題。“只有當我們真正了解衰老是什么,以及應如何對抗它,才能確定明智的方法進行干預。”他說。
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