抗衰新发现–山中因子

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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。

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。

图片来自www.japantimes.co.jp

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。

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

图片来自www.guokr.com

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。

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

图片来自www.jlcatj.gob.mx

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。

图片来自www.yfswjt.com

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。

图片来自www.bcgsc.ca

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。

图片来自www.nature.com

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。

图片来自www.nature.com

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。

图片来自www.bettervisionguide.com

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

图片来自www.tebu-bio.com

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。

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。

图片来自www.my-personal.health

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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