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“山中因子”逆转小鼠衰老迹象!用于人类抗衰还远吗?

 风湿中心 2023-01-31 发布于上海

▲一个研究小组诱导了老鼠的DNA断裂,这似乎加速了衰老。图中两只老鼠都是16个月大,对这个物种来说是中年,但是右边的看起来更老,因为它在5个月大的时候DNA就断裂了。(图片来自Science)

2012年,京都大学生物学家山中伸弥(Shinya Yamanaka)因发现能将体细胞重编程为多能干细胞的蛋白质而荣获诺贝尔奖。10年之后,有两个研究团队觉得,这类蛋白质应该可以逆转整个生物体的生命钟,甚至有一天可能用于人类。一家生物技术公司的研究小组利用基因疗法将一些“山中因子”注入老年小鼠体内,结果竟然真在一定程度上延长了它们的寿命。随后,另一个团队采取了类似的策略,在基因工程小鼠中逆转衰老。

在这两种情况下,“山中因子”似乎都恢复了动物一部分的表观基因组、以及DNA的化学修饰和调节基因活动的蛋白质,使其恢复到更年轻的状态。但未参与这项工作的科学家表示,用这种方法逆龄还为时过早——这两项研究使用重编程因子来逆转衰老过程中发生的表观遗传变化,但这与让年老的动物重回年轻相去甚远。

一些研究小组已经发现,在成年期开始表达“山中因子”的基因工程小鼠表现出某些衰老症状的逆转。为找到一种可能用于人类的方法,总部位于圣地亚哥的Rejuvenate Bio公司给老年小鼠(124周龄)注射了携带三种因子(统称为OSK)基因的腺相关病毒(AAV)。

该公司2023年1月公布的结果称,这些动物平均又活了18周,而对照组只活了9周。他们还部分恢复了DNA甲基化模式——一种典型的年轻动物的表观遗传标记。虽然一些研究表明“山中因子”会引发癌症,但Rejuvenate公司的首席科学官、联合创始人诺亚·戴维森(Noah Davidsohn)说,该公司迄今为止在接受基因疗法的小鼠身上没有发现明显的负作用。

另一项研究发表在《细胞》杂志上,由哈佛医学院遗传学家大卫·辛克莱领导的团队开展。在过去20年里,辛克莱参与过若干项“抗衰老”干预。(戴维森说,Rejuvenate公司的方法源自辛克莱和戴维森早前的一次合作,但辛克莱此次没有参与该公司的研究。)辛克莱有一个“衰老信息理论”,该理论认为我们身体的衰老是因为表观遗传标记的逐渐损失。他认为,细胞的DNA修复机制是降解这些标记的原因,这种修复机制在细胞的一生中都在运作,以修复DNA损伤。

为了在哺乳动物身上验证这一理论,辛克莱团队对小鼠进行了基因工程改造:用一种药物令小鼠产生一种酶,在基因组的20个位点上切割DNA,然后细胞就会尽职尽责地修复这些DNA损伤。随后,细胞的DNA甲基化模式和基因表达发生了广泛改变,这与辛克莱的理论一致。这些小鼠的表观遗传特征更像步入老年,它们的健康状况也恶化了。几周内,它们毛发变少、失去了色彩;几个月内,它们表现出虚弱和组织老化的多种迹象。

这种表观遗传退型性改变是否可以逆转呢?研究人员给一些年老的小鼠注射了携带OSK基因的AAV,这种AAV可以逆转衰老啮齿类动物的视力丧失。对小鼠肌肉、肾脏和视网膜的分析还表明,OSK逆转了DNA断裂引起的一些表观遗传变化。辛克莱说,这些发现指出了一种“随心所欲地向前或向后”驱动动物年龄的方法,并支持了针对人类衰老表观基因组靶向治疗的想法。

在这两篇论文中,OSK治疗取得了一定的效果:其中一篇小幅延长了寿命,而另一篇则部分逆转了人为诱发的症状。两个团队都希望将他们的工作转向临床。戴维森说,Rejuvenate公司正在研究治疗作用的机制,并调整递送方式和成分,他们已经在猴子的眼中测试AAV递送的OSK。如果在猴子身上的研究进展顺利,那么对人类来说就足够安全,Rejuvenate公司的计划是立即向美国食品和药物管理局(FDA)申请对与年龄相关的失明疾病进行研究。

阿尔托斯剑桥科学研究所专注于恢复活力,该所主任、分子生物学家沃尔夫·雷克说,哈佛团队通过DNA断裂间接诱导表观遗传变化的方式,可能会产生其他影响,因此很难证明这些变化是导致衰老的原因。阿尔伯特·爱因斯坦医学院(Albert Einstein College of Medicine)的遗传学家扬·维吉(Jan Vijg)说,目前还不清楚诱导DNA断裂的小鼠在多大程度上模仿了自然衰老的动物。

衰老是一个复杂的过程,涉及很多因素,目前的研究还无法让我们一跃快进到逆转衰老的阶段。但保持良好的生活习惯——运动、饮食、心情愉悦、睡眠优良,以及生活得有目标感,是目前已知可延缓衰老的方法。

参考文献:

1. Cell 2023;186(2):305-326.E27

2. doi: https:///10.1101/2023.01.04.522507

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