什么是山中因子?它是如何帮助你抗衰的
- - 阅 2,916我们为什么会衰老,为什么会生病,你想过这个问题吗?
很久以前,海弗里克提出了端粒理念,并且提出了海弗里克极限。
我们老去的原因,就是细胞停止分裂了。
1881年,演化生物学家奥古斯特·魏斯曼(August Weismann)在“The Duration of Life”一文中指出:
人之所以会死亡,是因为组织细胞不能一直自我更新,细胞的分裂能力有极限。
2006年,日本的山中伸弥向全世界宣布,他发现了一组基因,可以诱导成体细胞,成为多功能干细胞(IPSC),引起全世界的轰动。
2022年3月10日,美国索尔克研究所在《Nature Aging》杂志上发表了一项山中因子(Yamanaka factors)与抗衰老的研究。①
小鼠寿命又一次延长了,迅速在全球范围内引发了抗衰老热潮。
而且还展现了转化至人类应用,助力实现逆转衰老过程“返老还童”愿景的巨大潜力。
也正因为这个研究,世界首富杰夫·贝索斯成立了永生研究生,山中因子的突出表现可能会为他带来长生不老之术的突破。
山中因子到底是什么,今天的这篇文章,一次给你讲个明白。
山中因子的发现
2006年6月,来自日本京都大学的山中伸弥(Shinya Yamanaka)教授。
在国际干细胞研究协会的年会上,提出了“诱导性多功能干细胞(iPSCs)”这一概念,震惊四座。
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山中教授带领的团队,发现了一种魔法般的方法,能够让成年细胞沿着时光的河流逆流而上,恢复到它们年轻、全能的状态。
这组“时光机”被称为山中因子,或更专业一点,诱导多能干细胞(iPSCs)因子,它是四种转录因子的总称。②
想象一下,有一天,你的身体每一个细胞都能变成超级英雄,拥有变身成任何其他细胞的能力。
这正是山中因子所带来的魔法,一个给予了抗衰老科学界无限可能的法宝。
通过引入四个转录因子——Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc,山中和他的团队成功地将时间的车轮倒转,使衰老的细胞重返它们胚胎干细胞的状态。
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这种将外源基因,人为转入到体细胞中的技术,称为基因重编程技术。
山中因子的实质,其实是四个癌基因。
根据生活经验,相信大家都是“闻癌色变”,但癌基因拥有的无限分裂能力,能够逆转细胞的衰老时钟。
个体是由成体干细胞和功能细胞组成的,不断有干细胞分裂分化出新的细胞来补充功能细胞,个体就显得年轻。③
当细胞失去分裂的功能,没有新的细胞补充功能细胞,功能细胞就逐渐衰老,个体也表现出衰老。
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因此,个体的衰老归根结底是细胞的衰老导致的,而山中因子可以让它们重新获得分裂的能力,达到延缓细胞衰老的目的。
这个发现就像是发现了细胞的喷泉青春,它不仅为细胞生物学和再生医学领域,开辟了一片全新天地;
更像是为人类揭示了一种逆转衰老、治疗各种疾病甚至重建受损组织的希望之光。
随后,2012年,这一发现为山中伸弥赢得了诺贝尔生理学或医学奖,他的名字和发现被永久地铭记在科学史上。
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但是,山中因子的魔力不仅仅在于“返老还童”的科幻情节。
它开启了疾病治疗新篇章,使得用患者自己的细胞来治疗其疾病成为可能,减少了对异体干细胞的需求,也规避了相关的伦理争议。
此外,它为药物开发和疾病模型研究提供了新工具,使得定制化医疗离我们不再遥远。
即使这听起来有些像是出自科幻小说,但山中因子的故事已经深刻改变了我们对生命、老化、病痛的看法,点燃了我们对未知医学领域探索的热情。
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从老细胞中解锁年轻的力量,山中伸弥的发现告诉我们,我们可以触摸到时间的边缘,返老还童不是梦。
恢复神经再生,年老小鼠视力重返年轻时
哈佛医学院的David Sinclair教授与波士顿儿童医院的眼科教授何志刚博士领衔的研究,无疑打开了一扇治疗青光眼,甚至逆转衰老所造成视力损伤的新窗。
这项发表在Nature上的研究,使用腺相关病毒(AAV),将山中因子的Oct4、Sox2和Klf4三个基因(简称OSK)送入小鼠的视网膜,然后通过药物控制三个基因的激活或关闭。④
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为测试这三个基因组合使细胞年轻化的能力,研究团队选择了视网膜中的神经节细胞(RGC)作为目标。
这些细胞属于中枢神经系统,它们延伸出长长的轴突,将视觉信号从眼睛传输到大脑。
出生后,中枢神经系统的再生能力会迅速减弱,而RGC的轴突一旦受损就难以修复,导致视力下降。
令人惊喜的是,当研究人员将三种山中因子,传递到成年小鼠的视网膜RGC时,发现这些成熟的神经细胞,显示出强大的再生能力,就像回到了发育早期。
即使在这些细胞在受伤之后,依然还能再长出新的轴突。
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随后的两组实验,研究人员给模拟人类青光眼的小鼠模型,以及因为正常衰老而视力下降的老年小鼠,采取了同样的治疗方式。
尽管这些小鼠的视神经已经受损,但激活三种基因后,依然能提高RGC的存活和再生。
测试结果显示,青光眼小鼠的视力得到恢复,而老年小鼠也成功“逆龄”,RGC的神经电活动,变得与正常年轻小鼠相似。
这是在青光眼造成视力损伤后,逆转视力丧失的首个例子,而不仅仅是像以往那样阻止其恶化。
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研究人员表示,如果他们的发现在进一步的动物研究中得到证实,他们可在两年内启动临床试验,在青光眼患者身上测试该方法的疗效。
使人类皮肤细胞年轻30岁
通常情况下,细胞要在山中因子中培养50天,才能重编程为诱导性多能干细胞(iPSCs)。
然而,当细胞变成iPSC时,这个细胞就失去了其原有的特性和功能。
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为了攻克这一难题,来自英国剑桥巴布拉汉研究所的Gill教授及其团队,设计开发出一种技术。
这项技术既能通过山中因子使皮肤细胞恢复年轻活力,又能够不牺牲其原始功能。
该研究团队从3位平均年龄在50岁左右的志愿者身上,采集了皮肤细胞样本,之后将这些细胞在山中因子中培养13天,从而部分逆转了细胞的衰老过程。⑤
之后,他们撤去了山中因子,让细胞继续生长。
随着年龄增长,人类的DNA会被化学物质标记,这构成了人类的表观遗传时钟,它可以帮助确定身体年龄。
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此外,随着时间推移,人体的某些基因会被激活或者停用,这些基因的总和称为转录组。
Gill教授的团队发现,经过部分重编程处理的细胞,在表观遗传时钟和转录组图谱方面,与30岁年轻人群的皮肤相似。
这些恢复活力的细胞,不仅能够像年轻细胞一样发挥功能,而且还能比未重编程的细胞产生更多的胶原蛋白。
这一研究,未来可能为治疗烧伤、溃疡等皮肤病提供新的研究方向。
目前,研究团队们正在探索,这种“返老还童”的技术,是否也适用于其他类型的细胞。
关键的瘦龙说
衰老过程,是一个长久以来困扰人类的生命科学领域的难题。
而山中因子的研究,为此提供了一种新的视角和方法论,用以理解并最终控制衰老过程。
尽管将这些发现,从小白鼠转移到人类,还需要更加广泛和深入的研究验证。
但这一突破性的进展,已经为未来的老龄化研究及治疗方案提供了重要线索。
山中因子的研究,不仅仅吸引了科学界的关注。
对于广泛关心健康、寻求提高生活质量和延长寿命的公众而言,它点燃了对未来抗衰老疗法的希望与憧憬。
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