科學家第一次用細胞重編讓動物的老化逆轉!

青春之泉是真的!

有史以來第一次,科學家使用細胞重編(reprogramming)技術在活的動物身上逆轉老化過程,使得帶有老化過早外形的老鼠比對照組的老鼠,活的時間更長30%。

這項技術涉及到使用誘導性多潛能幹細胞(induced pluripotent stem cell,iPSC),允許科學家將皮膚細胞重編成類似胚胎的基態(base state)。從那裡,誘導性多潛能幹細胞可以在身體內發展成其他類型的細胞。而且除了把細胞倒轉回去之外,研究人員現在還展示重編細胞也可以使活的生物更有活力。

美國沙克生物研究所(Salk Institute for Biological Studies)的研究員普瑞第‧雷迪(Pradeep Reddy)說:「在其他的研究,科學家已經完全重編細胞,一直回到類似幹細胞的狀態。」

「但我們首次展示,藉由短時間表達這些因子,你可以在逆轉與年齡有關的特徵的同時,維護細胞的特性。」

誘導性多潛能幹細胞技術是在2006年由日本研究人員山中伸彌(Shinya Yamanaka)開發的,當時他發現藉由誘導目前被稱為山中因子(Yamanaka factor)的四種基因的表達,分化細胞可以被倒轉回到類似胚胎的幹細胞。

但是,雖然把細胞重編成類似胚胎的狀態,聽起來好像它可能會讓生物更年輕,它也會引出危險的併發症。2013年和2014年的研究發現,在活的動物中引出誘導性多潛能幹細胞是會致命的,結果造成癌細胞生長或來自成體細胞喪失特性的器官衰竭。

沒有參與這項研究、來自英國劍橋大學的表觀遺傳學(epigenetics)研究員沃夫·雷克(Wolf Reik)告訴英國衛報(The Guardian)的漢娜‧達夫林(Hannah Devlin):「顯然地,它有一個邏輯。」

「在誘導性多潛能幹細胞的細胞中,把老化時鐘重新歸零,回到全無,一個胚胎的狀態,可能不是你所想要的,所以你會問:你想要回到哪裡?」

這種想法引導沙克研究人員嘗試做部分重編。他們沒有進行長達3個星期的誘導山中因子表達,導致成為多潛能性;他們只誘導基因2到4天。

這意味著細胞保留它的分化,也就是說,皮膚細胞停留在皮膚細胞,不會被一直倒轉回到幹細胞。但它有效地變成自己的年輕版本。

至少,這是假設,而且研究人員懷疑部分重編會移除在我們細胞中所謂的表觀遺傳特徵的積累,這些是在回應環境和外在因素中,積累在我們的基因組的磨損和撕裂。

隨著時間過去,這些標記變得越來越明顯,降低細胞的效率,並造成我們所經歷的老化。研究人員把這個過程比作一份手稿,由於太多的手寫編輯,它變得難以辨識。

成員之一的伊皮斯蘇亞‧貝爾蒙特(Izpisua Belmonte)告訴紐約時報(The New York Times)的尼古拉斯‧韋德(Nicholas Wade):「有很多的標記在生命的盡頭,然而細胞很難去解讀。」

儘管到現在這依然是一個假設,但研究人員的實驗暗示,他們有了重大發現。

患有早衰症(progeria)的老鼠,一種罕見的基因疾病引起過早老化,接受部分重編治療的老鼠平均存活24週,而未經治療的老鼠僅存活18週。

成員之一的帕洛馬‧馬汀尼茲-雷東多(Paloma Martinez-Redondo)在一份新聞稿中說:「很難明確地說為什麼活得更久。」

「但我們知道這些因子的表達,正在誘導表觀基因組的改變,而這些改變正在導致在細胞和生物層級的受惠。」

除了更長的壽命之外,受到治療的老鼠的健康也得到提升,老鼠顯示出心血管和器官功能的改善。

當這項治療施加在沒有早衰症的健康老鼠身上時,它們也顯示出器官健康的改善。但它們的壽命是否也受到影響,還言之過早,因為這些老鼠還活著。

雖然這些結果是有希望的,但這項研究依然是在初期階段,特別是要達到可以應用到人類身上的程度。

到目前為止,我們只有在老鼠身上看到這些成果,但是研究人員希望中山因子的選擇性誘導,可以在人類身上產生類似的效果。

貝爾蒙特說:「很顯然地,老鼠不是人類,而且我們知道,讓一個人變年輕是更為複雜的。」

「但這項研究顯示,老化是一個非常動態和可塑的過程。因此,老化比我們以前所想的,更經得起治療的介入。」

研究小組現在打算研究可能能夠模仿山中因子的分子發展,焦點在特定組織和器官變年輕。

這些藥物不會在明天就可以使用,但另一方面,它們聽起來也沒有太遙遠。

貝爾蒙特告訴英國衛報:「這些化學藥物可能被支配用於使皮膚、肌肉、或骨骼變年輕的乳霜或注射劑。」

「我們認為這些化學方法可能在未來10年,進行人體臨床試驗。」

這項研究成果報導於細胞(Cell)期刊

來源: ScienceAlert

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