阻止衰老的競賽:將幫助我們健康地變老的10大突破
英國廣播公司《科學焦點雜誌》網站1月19日刊發題為《阻止衰老的競賽:將幫助我們健康地變老的10大突破》的文章,作者為安德魯·斯蒂爾。全文摘編如下:衰老是造成人類痛苦的最大原因。從癌症、心髒病到阿爾茨海默症,現代世界中各大“殺手”對老年人的影響都遠遠超過年輕人。算一算就會發現,在地球上每天發生的15萬例死亡中,超過10萬例是由衰老引起的。
在致死疾病出現之前,先發生的還有多年的身體衰退、喪失獨立生活能力、衰弱、健忘、大小便失禁……把數十億人的所有這些痛苦加在一起,確實沒有其他痛苦能與之相比了。
因此,與其見招拆招地解決單獨的問題,為什麼不去尋找一勞永逸的解決方案,去逆轉導致這些問題的衰老呢?
我認為這是現代醫學最激動人心的理念——這就是為什麼我寫了一本關於它的書,名叫《永不衰老:不變老地變老的新科學》。以下是證明這個想法並非科幻小說的十大突破——從過去的發現到如今的尖端科學都有。
1.限制飲食
在人類數万年的歷史上,衰老似乎不可避免。然而,20世紀30年代進行的動物實驗推翻了這一信條。科學家克萊夫·麥凱發現,餵食量遠低於正常水平的大鼠可以比那些餵食無限制的大鼠長壽。而且,最重要的是,它們延長的壽命並非是作為老年病鼠的階段——它們保持年輕的時間更長,推遲了老年階段疾病和衰弱的到來。
這種現像是否適用於體型更大、壽命更長的動物(特別是人類),仍然存在一些不確定性。此外,嘗試限制飲食的人說飢餓感是可怕的,所以我不確定是否值得為了健康地多活幾年去這樣做。
此外,作為額外的好處,研究人員正在研製“模擬限制飲食”的藥物,比如雷帕黴素或二甲雙胍,這類藥物可以模擬出少吃的效果,而人又不需要承受挨餓的痛苦。
2.可忽略的衰老
變老似乎是生命的一部分。乍看之下,它似乎是一個逐漸磨損的過程,無論是對機械還是生命體來說都不可避免。然而,環顧動物王國,我們可以看到,生物的衰老並沒有一定之規。
我提到過,人類的死亡風險每8年就會翻一番。然而,有些動物擁有“可忽略不計的衰老”。一些種類的烏龜、蠑螈、魚和其他少數動物的死亡風險並不取決於它們的年齡。按照這種定義來看的話,它們不會衰老。
在適當的刺激下,進化可以給生物體配備修復破碎細胞和分子的機制,並清除和替換無法修復的細胞和分子。沒有理由認為科學最終不能為人類創造這種可能。
3.衰老特徵清單
理論上我們可以減緩甚至阻止衰老,但實踐中如何做到這一點呢?
從衰老幾大特徵著手。這一框架是在2013年提出的,列出了一系列衰老過程的生物學特徵(詳見配圖)——這些特徵是從產生皺紋到患癌症等諸多現象背後的因素。
這一框架也許聽起來並不像是突破,但它確實是。經過數十年的理論和反理論,現在科學家終於對什麼導致衰老有了一些共識,這意味著,如果我們能做到放慢、停止或逆轉這些特徵,我們就可以整體上放慢、停止或逆轉衰老過程。
4.端粒酶
在我們的細胞內,DNA分裂成46條染色體。每一條染色體的兩端都是一個被稱為端粒的保護區域。你的端粒在你的一生中會變得越來越短,而端粒比同齡人短的人患老年疾病的風險更高,壽命也更短。
幸運的是,有一種名為“端粒酶”的物質可以拉長端粒。20世紀90年代末,端粒酶作為一種潛在的延長生命的療法曾引起熱議——直到科學家發現,給予小鼠更多的端粒酶會顯著增加其患癌症的風險。然而,過去幾年的研究表明,只要暫時打開端粒酶,似乎就可以在不增加患癌風險的情況下延長端粒。接受這種治療的小鼠壽命更長,骨密度更高,血糖控制也更好。
5.恢復胸腺活力
在你的胸骨後面、心臟前面,有一個名叫胸腺的小器官,它負責產生免疫細胞。胸腺減少是我們上年紀後更容易感染的原因之一,老年人更易死於流感和新冠病毒就說明了這一點。
好消息是,我們有多種扭轉胸腺衰退的設想,從基因療法、幹細胞到激素和藥物。一項促進胸腺再生的激素實驗不僅令胸腺變得更大、增加了參與者新免疫細胞的數量,似乎也讓他們在生物學上更加年輕。這是用他們的“表觀遺傳時鐘”來衡量的——這個概念後文會提到。
讓這麼微小的器官恢復活力似乎會影響我們的整個生物時鐘,這令人驚訝。
6.誘導多能幹細胞
誘導多能幹細胞的作用可能在醫學的許多領域都能名列前十,但它們在衰老生物學領域尤其具有潛力。
這些細胞是通過提取正常的身體細胞,用四種不同的基因形成的。研究人員用它們能生成任何一種想要的細胞——或者在不太遙遠的將來,讓醫生可用其補充因意外、損傷或衰老過程而失去的任何細胞。
目前最前沿的發現是將誘導多能幹細胞轉化成新的眼球細胞,以替代在老年黃斑變性疾病中喪失的眼球細胞。也許用不了多久,我們也能用它們來對抗帕金森病、關節炎和胸腺萎縮(像我們上文提到的),甚至還能製造新牙來替代那些我們一生中掉落的牙齒。
7.阿米甚人基因
上世紀80年代中期,印第安納州的阿米甚人群體中的一名女孩因頭部受傷血流不止而被緊急送往醫院。她活了下來,並接受了一系列基因檢查,這最終帶來了最驚人的長壽基因發現之一。
她的SERPINE1基因的兩個副本發生了突變,而這個基因是血液凝固所需要的。後來發現,這個群體的許多其他成員,包括她的父母,都只有一個基因副本發生了變異。
僅僅有一個變異的副本似乎不會導致凝血問題。然而,通過對阿米甚人族譜進行回顧,研究人員發現了一些不同尋常的現象:那些有一個副本變異的人心臟健康狀況更好,患糖尿病的情況較少,而且壽命比沒有這種變異的人長整整10年。
長期以來生物學家一直認為,衰老是一個極其複雜的過程,單個基因無法顯著改變這個進程。這項研究則證明這種想法是錯誤的,同時還帶來了希望,對單一基因的研究(包括這種基因)可能打開讓我們壽命更長、更健康的大門。
8.表觀遺傳時鐘
表觀遺傳學是附著在我們DNA上的一組化學標記的統稱。這是研究領域的一個熱門話題,已經被研究了幾十年,但令科學家們大吃一驚的是,觀察表觀遺傳學的變化可以讓我們極其準確地估計你的年齡。
令人興奮的不是這種可怕的預言——而是它將使我們能夠更迅速地對所有抗衰老治療方法進行試驗。
比如當我們給參與者提供一種新藥,不用等十年再看他們當中有多少人去世,這樣既費時又代價昂貴,我們只需在幾個月後做個表觀遺傳年齡測量就可以了。這將使測試新療法的速度更快,成本更低。考慮到我們有如此多的治療方案需要測試,這樣就能大大加快我們的抗衰老研究進程。
9.間歇細胞重組
誘導多能幹細胞研究的一個意外發現是,讓細胞變成其他類型細胞的四種基因也讓表觀遺傳時鐘倒退。這一過程被稱為細胞重組,它似乎能使細胞在生物學上更年輕。
它也適用於所有動物,只要是間歇進行的就可以。如果你只是稍稍進行重組——足以使細胞的生物鐘減少數年,但又不把它們徹底變回幹細胞——你就可以使整個身體恢復活力。
對小鼠進行的實驗表明,它們的壽命更長,健康也有所改善,還能讓受損的視神經細胞再生,而這通常只在子宮裡才有可能發生。如果我們能安全地將這個想法轉化為針對人類的治療方法,我們也有望將細胞恢復到年輕的狀態。
10.殺死老化細胞的藥物
在衰老生物學領域,最激動人心的突破可能就是能“殺死老化細胞”的藥物。我們一生都在積累這些老化細胞:它們已經分裂太多次、其DNA已出現不可接受的破壞,或是承受太大壓力。因此,為了安全起見,這些細胞停止了分裂。
不幸的是,這些細胞不是待在那裡,乖乖地不再分裂——它們會分泌能夠加速衰老過程的分子。隨著年齡的增長,這些細胞的數量會在一個惡性的退化循環中增加。
好消息是,我們可以除掉它們。科學家已經找到了一些藥物和其他治療方法,能夠清除老鼠體內這些錯誤的細胞。
更令人興奮的是,首個針對人類的殺滅老化細胞實驗已經開始。如果一切都按計劃進行,幾年後,用於治療從關節炎到癌症等各種疾病的首批殺滅老化細胞的療法就能得到批准。
除非有什麼意外冒出來的藥物,否則在真正的抗衰老藥物研發競賽中,殺死老化細胞的藥物將是最大的奪冠熱門。