表觀遺傳學的”重啟”逆轉了小鼠的衰老可以延長壽命
哈佛大學醫學院的科學家們已經調查了我們為什麼會衰老,並確定了一種可能的逆轉方式。在對小鼠的測試中,該團隊顯示,表觀遺傳學的”軟件故障”驅動著衰老的症狀–而係統重啟可以逆轉它們,有可能延長壽命。
我們的基因組包含我們完整的DNA藍圖,它存在於我們身體的每一個細胞中。但這並不是全部–還有一層信息,被稱為表觀基因組,位於上面,控制著不同類型的細胞中哪些基因被開啟和關閉。就好像我們身體裡的每個細胞都在按照相同的操作手冊(基因組)工作,但表觀基因組就像一個目錄,引導不同的細胞進入不同的章節(基因)。畢竟,肺部細胞與心臟細胞需要非常不同的指令。
環境和生活方式因素,如飲食、運動,甚至童年經歷,都可能在我們的一生中改變表觀遺傳學的表達。表觀遺傳學的變化與生物衰老的速度有關,但它們是否推動了衰老的症狀或本身就是一種症狀仍不清楚。
對於這項新的研究,哈佛大學的研究人員在小鼠身上進行了實驗以找出答案。利用一個名為”表觀基因組誘導性變化”(ICE)的系統,研究小組加快了小鼠體內DNA損傷和修復的自然過程,以檢查這是否也加速了衰老症狀。
在哺乳動物細胞中,我們的染色體每分鐘經歷多達一百萬次的DNA斷裂,而表觀遺傳因子在返回其原始位置之前會非常迅速地協調修復。該團隊設計了小鼠,其經歷DNA斷裂的速度比正常速度快三倍。
隨著時間的推移,他們發現表觀遺傳因子變得更加”心不在焉”,在修復DNA斷裂後不會返回原處,導致表觀遺傳組變得雜亂。果然,到了6個月大時,小鼠顯示出衰老的身體跡象,與同齡的未編輯小鼠相比,它們的健康狀況似乎差了很多。
科學家們說,他們以此證實了表觀基因組在衰老中的作用。下一步是測試我們是否能對此做些什麼,因此該團隊實施了一種由三個基因組成的基因治療雞尾酒,稱為Oct4、Sox2和KLF4。這些基因在幹細胞中很活躍,在之前的工作中,該團隊發現它們可以用來恢復患有老年性青光眼的小鼠的視力。
在這種情況下,ICE小鼠的衰老生物標誌物急劇減少。他們的表觀基因組變得無序,使他們的組織和器官恢復到更年輕的狀態。
該研究的資深作者大衛-辛克萊說:”這就像重新啟動一台故障的計算機。”[它]啟動了一個表觀遺傳程序,導致細胞恢復它們年輕時的表觀遺傳信息,區別在於這是一次永久性的重置。”
該團隊說,這一發現有可能是巨大的。通過解決衰老本身,許多由這個自然過程產生的疾病可以得到更有效的治療。
“如果正確的話,這意味著癌症、糖尿病和阿爾茨海默氏症可能有相同的根本原因,可以通過單一的治療方法逆轉來治療或治愈與年齡有關的疾病,”辛克萊爾在Twitter上發布。
雖然在實現這樣的崇高目標之前還有很多研究要做,但工作已經在進行中。一篇尚未經過同行評審的預印本論文對老年小鼠系統地施用相同的基因治療雞尾酒,其年齡相當於人類的77歲。這些小鼠的壽命比未經治療的小鼠長9%。