真能返老還童?科學家讓細胞年輕了「30歲」!怎麼做到的?

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,隨著科技的發展,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:一個人年輕時的狀態和老年時的狀態相比,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。細胞只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,人體內的細胞,大部分都包含著一個人全部的遺傳物質。但是,在不同的器官中的細胞內,這些遺傳物質發揮著不同的功效,這是細胞分化的結果。你鼻子內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,但是在鼻子的細胞內就不會發揮作用。

人體內還有一種非常特殊的細胞,叫做干細胞。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。

干細胞的英文叫做Stem cell,其中的Stem原意就是樹干。這個名字確實很恰當,樹干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后,可以繁育出新的枝葉。

人體的干細胞在分化成某個器官具體的細胞之前,還會經歷一個中間階段,這個階段的形態叫做祖細胞。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,人體內的細胞,也不是一出生就固定存在的,它們也會經歷各種演化過程,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干細胞,使其具有分化成其他任何細胞的能力。當然了,當細胞退回到干細胞狀態時,它也將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,確實充滿了重重障礙,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,并由此產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干細胞的狀態,而是在干細胞前停止,這樣可以讓「返老還童」的皮膚細胞具有原始的身份和功能。

研究人員隨后從表觀遺傳時鐘(能夠衡量細胞「年齡」的一種化學標簽)和轉錄組(細胞產生的基因讀數)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:如果放在人體內,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,但老年人體內含有的膠原蛋白通常要比年輕人更少,原因就在于只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,和沒有經歷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復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標出現了逆轉,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后真正的生物學機制,他們還是沒有完全搞清楚的。他們推測,或許是人類基因組內存在著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,可能首先會想到將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,短期內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,比如阿爾茲海默癥或者心臟病之類的嚴重疾病。

所以,研究人員也在嘗試將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,他們將在基因組中尋找那些無需經過重編程就可以恢復活力的基因,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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