新技术可让人体细胞返老还童(科学家让细胞年轻了)
返老还童、永远不死这件事,听起来是神话中才会出现的剧情。不过,随着科技的发展,这种看似玄幻的事情,正在逐渐走进到我们的现实生活中。最近,国外的科学家们成功让人类细胞“年轻了30岁”,让我们看到了返老还童的希望。
你可能会好奇:一个人年轻时的状态和老年时的状态相比,器官更活跃,抵抗力更强,皮肤更嫩滑,这是可以一眼看出来的。细胞只是一个简单的微观生命,怎么还有年轻和年老之分呢?
我们知道,人体内的细胞,大部分都包含着一个人全部的遗传物质。但是,在不同的器官中的细胞内,这些遗传物质发挥着不同的功效,这是细胞分化的结果。你鼻子内的细胞的遗传物质会更多地发挥出感受气味的功能,它也有负责消化的遗传片段,但是在鼻子的细胞内就不会发挥作用。
人体内还有一种非常特殊的细胞,叫做干细胞。这种细胞非常厉害,它们具有无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细胞,但其本身不具备具体的生命功能。
干细胞的英文叫做Stem cell,其中的Stem原意就是树干。这个名字确实很恰当,树干不能像树叶一样进行光合作用,也不能像花一样播种,但在树枝或树叶掉落后,可以繁育出新的枝叶。
人体的干细胞在分化成某个器官具体的细胞之前,还会经历一个中间阶段,这个阶段的形态叫做祖细胞。祖细胞也属于未分化细胞,它存在于机体的各种组织器官中,能够分化出特定类型组织的细胞。
由此可见,人体内的细胞,也不是一出生就固定存在的,它们也会经历各种演化过程,这就可以看作是细胞的老化。当然,实际的细胞老化还涉及到了其他许多方面,比如染色体端粒变短等。总之,既然细胞存在这样的老化过程,我们就有理由尝试使其“返老还童”。
2012年,日本生物学家山中伸弥获得了诺贝尔生理学或医学奖,其重要贡献就是“发现成熟、特化的细胞可以被重编程,变成身体的所有组织”。按照我们上面的说法通俗地讲,就是他发现了人类细胞可以“返老还童”。
他们的工作可以让已经分化的正常细胞逆转成干细胞,使其具有分化成其他任何细胞的能力。当然了,当细胞退回到干细胞状态时,它也将因此失去具体的生物功能。我们说了,人体大部分细胞都包含了全部的遗传物质,所以这个过程是可能的。但实际操作上,确实充满了重重障碍,因此山中伸弥才能获得诺贝尔奖。
如今10年过去了,人类在细胞的“返老还童”上取得了更多的发现。
来自英国巴布拉汉姆研究所的生物学家Diljeet Gill介绍:在这十年间,人类从分子水平上对衰老有了新的理解,并由此产生了一些相应的技术,让科学家们能够对人体细胞中和年龄相关的生物变化进行监测。
在山中伸弥工作的基础上,Gill等人创造了一种新的方法,叫做"成熟期瞬时重编程"。其效率比山中伸弥团队还要快,从50天缩短到了13天,减少了近3/4。而且,他们并没有让实验中的皮肤细胞直接回到干细胞的状态,而是在干细胞前停止,这样可以让“返老还童”的皮肤细胞具有原始的身份和功能。
研究人员随后从表观遗传时钟(能够衡量细胞“年龄”的一种化学标签)和转录组(细胞产生的基因读数)两方面对他们逆转皮肤细胞的成果进行了衡量,结果非常惊人:他们相当于让皮肤细胞在生物年龄上倒退了30年!
是的,这句话就是你从表面理解的那样:如果放在人体内,就相当于这个人的皮肤年轻了30岁!
一提到皮肤细胞,很多人首先就会想到一种物质那就是胶原蛋白。除了大家熟知的美容功效之外,这种物质对于人体组织结构和伤口的愈合有重要的作用,但老年人体内含有的胶原蛋白通常要比年轻人更少,原因就在于只有年轻的细胞才具备活跃的合成胶原蛋白的能力。
在本次实验中,胶原蛋白的合成也被用来检测细胞年轻化的效果。事实证明,和没有经历过重编程的皮肤细胞相比,那些年轻化的细胞能够合成更多胶原蛋白,从而更快速地让伤口愈合。由此可见,这些细胞真的变年轻了!
(图片说明:红色的就是胶原蛋白)
Gill介绍说:“我们已经证明:细胞可以在不损失其功能性的条件下年轻化,而且这种逆转似乎还能恢复原来细胞的一些功能。我们还看到一个现象,那就是与疾病有关的基因中衰老的指标出现了逆转,这对未来的工作意义重大。”
虽说这一次取得的突破令人瞩目,但研究人员也承认,关于成熟期瞬时重编程背后真正的生物学机制,他们还是没有完全搞清楚的。他们推测,或许是人类基因组内存在着一些控制细胞身份的关键部位,它们可以逃脱重编程。
大家看到这条新闻,可能首先会想到将这项技术应用到美容领域,让大家的皮肤重新变得年轻起来。不过,研究人员对此还是有话要说的。
首先,这项技术目前还处于起步阶段,距离实际应用还很远,短期内我们不会看到美容院出现这项服务。
其次,这项研究更大的意义在于,它在未来有望解决许多的老年病,比如阿尔兹海默症或者心脏病之类的严重疾病。
所以,研究人员也在尝试将这项技术应用到身体的其他类型细胞中,保证未来能够安全地应用于临床试验中。
巴布拉汉姆研究所的分子生物学家Wolf Reik介绍,他们将在基因组中寻找那些无需经过重编程就可以恢复活力的基因,通过这些基因减少衰老给人带来的影响。也许在未来,人类真的能够返老还童了!
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