科學家在蠕蟲身上找到了抗衰老的新途徑
斯克里普斯研究所(Scripps Research)的一項新研究表明,一種酶阻斷分子能夠將秀麗隱桿線蟲蛔蟲的壽命延長了45% 。研究人員認為,這主要是通過調節大麻素的生物途徑實現的。有關這項研究的詳情,已經發表在3月25日出版的《自然化學生物學》期刊上。此外還有線索表明,這種延壽方法與人類和其它哺乳動物有著意想不到的聯繫。
(圖自:Scripps Research)
資深研究作者Benjamin Cravatt 博士與Scripps Research 化學生物教授Gilula Chair 表示:“這項研究揭示了一種新的生命延壽途徑”。
具體來說,其引入了一種強有力的方法,能夠將化學探針應用於蠕蟲等實驗動物,以促進可能與人類相關的生物學發現。
Cravatt 以開發先進的“化學蛋白質組學”的方法而為人們所熟知,其方法可用於對酶(及其生物調節途徑)的研究。
在這個新項目中,他們決定對秀麗隱桿線蟲蛔蟲的衰老展開深入的研究。通常情況下,這種小蠕蟲只能存活幾週的時間。
作為對比,在小鼠上實驗的話,可能需要耗費2~3 年的時間。因此從理論上來講,選擇秀麗隱桿線蟲蛔蟲作為研究對象,是再合適不過了。
以往的壽命研究中,通常涉及在生物的胚胎階段剔除特定的沉默基因片段,觀察其是否能夠影響受試動物的平均壽命。
有趣的是,在新研究中,Cravatt 團隊採取了借助小分子化合物,來破壞成蟲體內相關酶通路的方法,以期揭示調節生物壽命的途徑。
研究合著者、Scripps Research 分子醫學系副教授Michael Petrascheck 博士稱:
這種方法的美妙之處在於,我們發現的任何延長壽命的化合物,都可以在哺乳動物身上研究相同的機理和標靶,看它們是否擁有同樣的調節效用。
研究一作、Cravatt 實驗室研究生Alice Chen 表示:團隊嘗試了化合物庫中的大約100 種,它們都可以抑制哺乳動物體內的絲氨酸水解酶。
代謝過程對於確定壽命和衰老的速度至關重要,絲氨酸水解酶就是一種主要的代謝酶。我們認為很有很大的可能,以這種方式找到一種與衰老密切相關的酶。
在找到讓這些化合物透過蠕蟲外皮的方法後,Chen 在滿一日的成蟲身上進行了測試。結果發現,某些化合物能夠讓蠕蟲的平均壽命至少延長15% 。
其中有一種叫做JZL184 的氨基甲酸酯化合物,在最佳劑量下,它能夠將蠕蟲的壽命延長45% 。
接受JZL184 療法的蠕蟲,有一半以上繼續存活、並且在30 天時依然健康。而未接受JZL184 療法的蠕蟲,全都早早地死去。
據悉,JZL184 由Cravatt 實驗室開發,最初只是作為哺乳動物單酰甘油脂肪酶(MAGL)的抑製劑。它的正常工作,包括對2-AG 分子的分解。
後者是一種被稱作內源性大麻素(endocannabinoid)的重要神經遞質,能夠激活其中一個受主要精神活性成分影響的受體。
奇怪的是,秀麗隱桿線蟲蠕蟲體內並不存在相應的MAGL 酶,因此JZL184 在這些動物身上的靶標,仍然是個謎。
不過Chen 很快發現,JZL184 在蠕蟲中的主要目標酶之一,就是4 號脂肪酸酰胺水解酶(FAAH-4)。
儘管FAAH-4 和MAGL 在氨基酸序列或3-D 折疊方面沒有相關性,但研究團隊在後續實驗中得到了一個驚人的發現:
蠕蟲體內的FAAH-4,與人類或其它哺乳動物的MAGL 酶有著相同的作用—— 分解2-AG —— 而2-AG 與哺乳動物的衰老有關。
最近的一項研究發現,衰老的小鼠腦中,其MAGL 酶的活動水平也更高。綜上所述,深入研究蠕蟲體內的FAAH-4 / 2-AG 途徑,有望在未來某個時刻,帶來延長人類壽命的新方法。
最後,這項研究得到了美國國立衛生研究院(DA033760,CA215249)、Damon Runyon 癌症研究基金會、以及Abide Therapeutics,Inc 的支持。
原標題為:《Pharmacological convergence reveals a lipid pathway that regulates C. elegans lifespan》