編者按
在2019年的一場大型學(xué)術(shù)報(bào)告中,Blasco博士以權(quán)威的身份,清晰詳盡的介紹了自己在端粒領(lǐng)域的研究成果,以及即將研發(fā)完成的端粒延長技術(shù),本文是對(duì)該報(bào)告相關(guān)內(nèi)容的編譯。這篇文章,或許是你能看到的對(duì)于端粒問題最權(quán)威的解答了。
PS:文末有彩蛋,錯(cuò)過后悔一萬年!
相信大家都知道,治病得從根源上解決問題。過去我們一直覺得動(dòng)脈粥樣硬化、神經(jīng)退行性疾病、癌癥、糖尿病、心血管疾病沒什么共同點(diǎn),必須逐一擊破。
但現(xiàn)在我們意識(shí)到,這些疾病都是由衰老造成的。
就拿癌癥來講,癌癥很少發(fā)生在年輕人身上,但年齡越大,人類患癌的概率也越來越大,大約40歲之后,衰老相關(guān)的某些因素會(huì)增加患癌的風(fēng)險(xiǎn)。了解衰老,就能找到辦法有效預(yù)防或治療這些疾病。
幾年前,Manuel Serrano、Linda Partridge和我組織了一項(xiàng)關(guān)于“衰老標(biāo)識(shí)”的研究,López-Otín和Guido Kremer后來也參與其中。我們確定了一些衰老標(biāo)識(shí),理論上,了解這些標(biāo)識(shí),可以幫助我們延長人類不受重大疾病困擾的“年輕期”,一次性推遲多種衰老相關(guān)疾病的發(fā)病時(shí)間。
其中,端粒是我畢生的研究方向。
想必大家都很熟悉,端粒是染色體末端非常重要的“保護(hù)傘”,有人也會(huì)把它比作鞋帶兩端的繩花。沒了端粒,染色體就會(huì)變得不穩(wěn)定,進(jìn)而阻礙細(xì)胞增殖。
端粒的縮短是與細(xì)胞分裂有關(guān)的。隨著年齡增加,細(xì)胞會(huì)不斷分裂,促進(jìn)組織再生。而細(xì)胞每分裂一次,端粒也會(huì)隨之縮短。
所以說,肯定是有某種機(jī)制能夠延長端粒。這種機(jī)制其實(shí)就是端粒酶。
圖片來源于網(wǎng)絡(luò)
在胚胎細(xì)胞中,端粒酶具有活性,并且可以延長端粒;而在我們出生之后,許多組織中端粒酶活性受到一定抑制,端粒開始縮短。干細(xì)胞中同樣如此,等端??s短到一定程度,人就會(huì)患上各種疾病。
另外,同齡人的端粒長度不一定相同,影響端粒長度的因素還有很多。很多研究都猜想,端粒的長度是一種衰老標(biāo)識(shí),可以用來預(yù)測人類患上某些疾病的風(fēng)險(xiǎn),我自己也創(chuàng)立了一家公司Life Length,圍繞這一猜想展開工作。
關(guān)于端粒長短和壽命,有個(gè)謎題直到不久前才被解開:小鼠的端粒非常長,一般在50kb左右,而壽命只有約2年;而人類的端粒短得多,一般在15kb左右,壽命卻長達(dá)約80歲。幾年前一項(xiàng)研究表明,人類的端粒每年平均損失70-100個(gè)堿基對(duì),而小鼠的端粒每年損失足足7000個(gè)堿基對(duì),比人類快了1000倍(疑似口誤)。這讓我們意識(shí)到,也許是端??s短的速度決定了不同物種的壽命。
順著這一思路,我們與馬德里的一家動(dòng)物園和巴塞羅那大學(xué)的一支研究野生海鷗的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了合作:
我們利用Q-Fish技術(shù),測量了海豚、山羊、鹿、火烈鳥等生物的端粒長度,以及它們端??s短的速度。結(jié)果發(fā)現(xiàn),這些動(dòng)物的最長壽命和平均壽命與初始端粒長度并沒有什么相關(guān)性,但二者與端粒縮短速率的快慢是吻合的。實(shí)際上,僅靠測量端??s短的速率,我們就能準(zhǔn)確預(yù)測它們的壽命。
如果你的端粒就是很短,該怎么辦呢?這也是我的實(shí)驗(yàn)室在研究的一個(gè)問題。
08年的時(shí)候,我們培育了一批轉(zhuǎn)基因小鼠,提高了它們體內(nèi)的端粒酶水平。三年后,對(duì)照組的絕大多數(shù)小鼠都死了,而轉(zhuǎn)基因小鼠中有40%都還活著。
它們的壽命中位數(shù)提高了,健康期也延長了,即使是最短命的轉(zhuǎn)基因小鼠,壽命也比普通對(duì)照組小鼠長得多。圖中的兩只小鼠同樣是2歲,但右邊的轉(zhuǎn)基因小鼠不論是外貌還是其它生理指標(biāo)都要比左邊的對(duì)照組小鼠年輕。
我們有沒有可能真正應(yīng)用這種延長端粒的方法呢?
為此,我們選擇了基因療法,利用腺相關(guān)病毒(AAV)載體,在有需要時(shí)及時(shí)遞送端粒酶基因,并首先在小鼠身上進(jìn)行了試驗(yàn)。
如果端??s短真的是造成衰老的原因,那當(dāng)成年小鼠因?yàn)槿狈Χ肆C付ダ蠒r(shí),遞送端粒酶基因就能延緩這些小鼠的衰老,并推遲衰老相關(guān)疾病的發(fā)生。
我們選擇了一些一歲大的中年小鼠和兩歲的老年小鼠,通過單次靜脈注射將AAV注入體內(nèi)。結(jié)果發(fā)現(xiàn),這些小鼠的端粒得到了延長,DNA損傷減少,很多衰老相關(guān)疾病的發(fā)病時(shí)間都推遲了。
此外,它們的葡萄糖耐受性提高了,皮膚狀態(tài)變好了,認(rèn)知衰退情況減少了,骨質(zhì)疏松發(fā)病率降低了,神經(jīng)肌肉協(xié)調(diào)性提升了,癌癥發(fā)病也被推遲了。一歲小鼠的壽命中位數(shù)延長了24%,兩歲小鼠的延長了13%??梢娫皆缰委?,壽命延長得就越多。
2016年,我們又決定用激活端粒酶以外的方式延長端粒。
我們此前已證實(shí)端粒酶在胚泡階段仍保有活性,此時(shí)細(xì)胞團(tuán)中的染色質(zhì)是開放的,使延長端粒成為可能;我們也已經(jīng)知道,如果將普通細(xì)胞重編程為多能干細(xì)胞,就可以激活端粒酶,從而延長端粒。如果一直這樣培養(yǎng)下去,端粒會(huì)不斷延長,使胚胎干細(xì)胞或誘導(dǎo)多能干細(xì)胞擁有“超長端?!?。
于是我們分別將這種擁有超長端粒的胚胎干細(xì)胞和普通胚胎干細(xì)胞植入小鼠胚胎內(nèi),再使其發(fā)育成嵌合體小鼠。這一方法不涉及基因改造,完全利用表觀遺傳,使小鼠的部分體細(xì)胞擁有超長端粒。
結(jié)果發(fā)現(xiàn),超長端粒嵌合小鼠的壽命延長了,自發(fā)性腫瘤和化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)的腫瘤都減少了,小鼠對(duì)腫瘤的形成也有了一定抵抗力。
說到這里,希望我能讓大家相信,端??s短是衰老的主要原因之一。如果能通過激活端粒酶等方式維持端粒的長度,就可以延緩衰老。
現(xiàn)在我的實(shí)驗(yàn)室正研究,能否通過上面提到的種種方式激活端粒酶,預(yù)防或治療衰老相關(guān)疾病。
過去幾年中我們已經(jīng)證明,通過基因療法延長端粒,可以延長心血管疾病模型和再生障礙性貧血模型小鼠的生存期。最近我們又研究了肺纖維化。
肺纖維化是最常見的端粒相關(guān)疾病之一。研究顯示,部分家族性肺纖維化患者存在端粒酶基因突變的狀況,說明短端??赡苁窃斐蛇@一疾病的原因。之后又有研究表明,連非家族性的肺纖維化患者,端粒也比常人更短。
目前的肺纖維化藥物主要作用是抗纖維化,但并不能治愈患者。我們認(rèn)為,問題正是在于更深層的上游原因,即端粒過短,這也是治愈肺纖維化必須解決的問題。
所以我們搭建了肺纖維化小鼠模型。試驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)照組小鼠全部進(jìn)展為重度肺纖維化,而接受端粒酶基因治療的小鼠中有50%完全痊愈,余下的50%只表現(xiàn)出輕度肺纖維化。此外,用藥短短3周之后,炎癥因子、肺纖維化通路以及DNA損傷、衰老都受到抑制。
關(guān)于激活肺部細(xì)胞端粒酶是否會(huì)創(chuàng)造癌癥的溫床,擔(dān)憂當(dāng)然是存在的。因此我們開展了另一項(xiàng)試驗(yàn):在激活端粒酶的同時(shí)或之后,激活致癌的K-ras基因??梢钥吹?,端粒酶基因療法并沒有提升腫瘤的數(shù)量,也沒有加速腫瘤的進(jìn)展。也就是說,至少在肺纖維化小鼠模型中,端粒酶基因療法對(duì)K-ras誘導(dǎo)的肺癌進(jìn)展并無任何影響。
這一發(fā)現(xiàn)展現(xiàn)了臨床獲益的潛能,所以我們也在努力,想通過臨床試驗(yàn)證明基因療法等端粒酶激活手段的人體臨床療效。這一研究正受到西班牙政府機(jī)構(gòu)的資助,同時(shí)我們也與Fàtima Bosch合作,針對(duì)肺纖維化的治療載體也在研發(fā)過程中。
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大牛的演講精不精彩?
超長端粒與超長壽命刺不刺激?
如果有一個(gè)博士本人親自授課,手把手帶你升級(jí)帶你飛的機(jī)會(huì)……
你,想不想,抓住它呢?
時(shí)光派即將推出的【珍藏版系列課程】要揭曉的第一位主講嘉賓,就是今天推文的主角,Maria Blasco博士。作為人形端粒百科全書的她,將會(huì)在此次視頻課程中把端粒和衰老的關(guān)系扒個(gè)底朝天(ps.只為時(shí)光派的讀者~);
更刺激的是,為了視頻效果,Blasco博士決定于本月采用“與時(shí)光派編輯部連線”的形式錄制課程,還親切地表示自己期待解答來自中國抗衰愛好者的疑問與困惑。
這個(gè)千載難逢的機(jī)會(huì),派派當(dāng)然必須拋給咱們的讀者朋友——你負(fù)責(zé)掃碼聯(lián)系助理HEBE,大聲說出抗衰疑惑;我們負(fù)責(zé)篩選、整理、翻譯,并在視頻課程錄制結(jié)束時(shí)向Blasco博士提問。(時(shí)間有限,一定要在下周一之前聯(lián)系HEBE!)
強(qiáng)烈建議好好準(zhǔn)備,說不定被大牛翻牌子的人就是你!
原視頻鏈接
https://www.youtube.com/watch?v=jZy8_a6FYhY
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