【最新研究】細胞返老還童!科學家嘗試人類「再生」功能,意義重大

返老還童這種事,真的可能在現實生活中實現嗎?如果人類有一天能夠返老還童,那麼絕不僅僅是在表面上變得年輕化,而是從細胞層面上實現。

最近,科學家們正在讓這種愿望變為現實。4月13日,國際權威學術期刊《自然》雜志上發表了一篇最新論文,北京大學博雅講席教授、干細胞研究中心主任鄧宏及其團隊成功實現了讓細胞逆轉發育特征,實現了細胞的返老還童!

你可能會好奇:細胞怎麼返老還童呢?咱們還得從遺傳物質說起。

我們知道,人類體內有23對染色體,包含著人類的絕大部分遺傳物質。在人體內的各個位置,雖然不同的細胞發揮著不同的作用,但它們大部分都包含著完整的遺傳物質。

為什麼會這樣?因為這些細胞已經高度分化,不能「一心二用」,只能完成特定的工作。人體內有沒有比較全能的細胞呢?有,那就是干細胞。

所謂的干細胞,是人體內比較早期的一種細胞。它們可以分化出各種各樣的細胞,從而發揮出不同的作用。

做個比喻:干細胞就像是一群中學生,不論是語數外還是物化生抑或是史地政,各種課程都要學習,他們在大學聯考填報志愿的時候有著廣泛的選擇,未來可能成為語言學家、化學家或者政治家等等各個領域的精英,他們代表著人體內高度分化的細胞。然而,如果你讓一位快要退休的文學家回去高中參加大學聯考,反而會名落孫山。

在這個比喻中,文學家也可以人老心不老,回去復習所有的學科參加大學聯考。但是在實際生活中,想要讓高度分化的細胞退回到干細胞,卻是難上加難。

對于自然界的某些動物來說,這不是問題。比如渦蟲或者蠑螈,都具有極其強大的再生能力。即便是四肢、尾巴甚至大腦掉了,也可以再生出來!可對于人類來說,這是不可能的。我們體內的細胞已經高度分化,無法在自然條件下實現再生的功能,除非有科技的幫助。

這也是鄧宏魁等人所好奇和關注的地方:人類在進化過程中失去了再生的能力,我們能否通過科技將這種能力重新賦予人類呢?如果能夠實現這項技術,那絕對是人類的福音,可以讓這個世界減少無數的病痛!

想要實現細胞的返老還童,就要用到一種技術——重編程。所謂的重編程,指的是在不改變基因序列的情況下,通過表觀遺傳修飾來改變細胞命運的一種技術手段。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」。

早在2013年的時候,鄧宏魁和他的團隊就在重編程方面取得了巨大的突破,當時還把成果發表在了另一份權威科學期刊——《科學》上。和山中伸彌利用「轉錄因子表達」實現的重編程不同,他們沒有依賴細胞內源物質,而是使用外源性化學小分子實現逆轉細胞命運,將小鼠的體細胞重編程為多潛能干細胞(CiPS細胞)。

不過,在小鼠身上成功地實現,并不意味著馬上就能適用于人類。鄧宏魁又花了9年的時間,終于在今年向世人宣布了他們突破瓶頸后取得的成果。

為了實現這個目標,鄧宏魁等人重新關注了蠑螈的再生過程。他們發現,蠑螈等低等動物在受到外界損傷后,其體細胞會發生一些變化,通過一種名為「去分化」的過程獲得一定的「可塑性」,在達到這種中間狀態之后,再實現肢體的再生。

所以,鄧宏魁等人認為,他們需要做的不是一下子就完成人體細胞的年輕化,而是模擬蠑螈這些動物的特征,通過兩個階段來實現。恰恰是這兩步中的第一步,才是「真正打開人類再生醫學的大門」。

為此,研究團隊進行了大量的化學小分子的篩選和組合,成功獲得具有一定可塑性的中間狀態。經過這樣的工作,他們獲得了與胚胎干細胞高度相似的人CiPS細胞。

很多讀者應該記得,前幾天我們剛剛分享過一篇文章,那就是英國巴布拉漢姆研究所的生物學家Diljeet Gill等人開發了一種名叫「成熟期瞬時重編程」的技術,成功使人類的皮膚細胞年輕了30歲。年輕化的皮膚細胞,在合成膠原蛋白方面有著更強的能力。

我們當時就說了,很多人看到那條新聞,首先想到的就是將這項技術應用在美容領域。實際上,科學家們更希望利用這種技術治療老年病。包括阿爾茲海默癥、或者心臟病等疾病,都可以通過這類研究得到改善。

這一次科學家取得的突破,也是有著相同的意義。研究人員指出:他們建立了人CiPS細胞向胰島細胞的分化制備方案,并由此獲得了干細胞來源的功能成熟的胰島細胞。我們知道,胰島細胞可以分泌出胰島素,而胰島素是分解人體內血糖的關鍵元素,這也是糖尿病患者體內血糖高的重要原因。也就是說,這項技術有望治療糖尿病這個疑難雜癥!

而且,相比于山中伸彌和Gill等人的細胞年輕化技術,鄧宏魁團隊利用小分子的誘導,可以精細地調節重編過程,讓細胞的年輕化在任何人類想要的階段暫停!而且,這些化學小分子參與的重編過程,和其他不得不借助基因操作的實驗相比,也減少了不必要的安全風險。

鄧宏魁介紹,他們已經在糖尿病猴子模型上進行了試驗,結果非常好,這也給了他們更多的信心。目前,研究人員已經在積極推進臨床,看起來比英國的那項技術要更接近現實生活了!

研究人員同時指出:盡管很多跡象都表明,這項技術在安全性上有一定的優越性,但仍然要把緊安全性這道關,這需要未來更多的實驗和對比。

總之,隨著科學家們實現越來越多的人體細胞「返老還童」,許多令人頭疼的疾病或將得到救治,這樣的未來令人期待!

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