大约15年前,日本科学家山中伸弥教授团队向世界公布了一项惊人的研究成果——他们通过往培养皿里加入了4种神奇的蛋白质,使成熟的细胞变回到与几天大的胚胎中发现的干细胞几乎相同的阶段。也就是说,这项发现能够成功使细胞“返老还童”。凭借这项发现,山中伸弥教授获得了2012年的诺贝尔医学奖,这4种具有细胞重编程能力的蛋白质被称为“山中因子”。
现在,经过十多年对细胞重编程的研究,许多生物技术公司和实验室表示,如果能精确地控制动物体内的细胞重编程过程,将可能带来前所未有的能够逆转衰老的新技术!那么,这项可能会实现人类自古追求的终极目标——“长生不老”的技术,究竟发展到什么新阶段了呢?
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一项能够回拨“衰老时钟”的技术
我们知道,细胞的发育通常是一条线性不可逆的过程——从具有多种分化潜能的干细胞出发,随着时间推移,细胞会逐步具有特定功能,形态上也出现明显的变化,最终形成各式各样的细胞,比如脑细胞、肌肉细胞等。
那如何能看出一个细胞究竟是年轻还是衰老呢?对于细胞的“年龄”问题,科学家们也自有一套评判的方法。随着年龄增长,在细胞内,端粒会不断缩短,遗传物质会变得不稳定,基因组上也会有很多表观遗传学的修饰。这些变化就像树木的年轮一样,忠实地记录着这些细胞的年龄——这也被称为细胞内的“衰老时钟”。在过去的研究中,生物学家们已能精准地评估这些变化,并以此为据准确地预测出细胞的年龄。一部分科学家认为,正是这些累积的变化使细胞的功能降低,从而导致我们变老。
那么,如果能清除这些时间在细胞中留下的痕迹,是不是就能使细胞“返老还童”了?重编程就是这样一种能够重置表观基因组的技术,它可以将DNA上被翻转到错误位置的化学标记翻转回来,使细胞“回春”。
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不过,这种方法也存在着很大的问题——重编程的程度很难把控。2013年,一支西班牙团队使用基因工程将中山因子引入了活体动物中,研究结果喜忧参半——重编程确实在小鼠体内发生了,但根据发生重编程的程度,一些小鼠的组织有变得年轻的迹象,而另一些小鼠则长出了被称为畸胎瘤的肿瘤。也就是说,如果过度抹去细胞中的表观基因组痕迹,这些完全忘记自己原有身份,回到最初状态的细胞或许会再次长成一个成熟的、有功能的细胞,但也有可能会变成癌细胞。
对于这个研究成果,山中伸弥教授依然表示看好。他在确认担任一家新抗衰老公司Altos Labs的科学顾问委员会主席的邮件中表示:“尽管有许多障碍需要克服,但重编程技术的潜力巨大。”
当时,科学家们面临的最主要的难题就是,如何能够精确控制重编程,使这种技术能够安全地恢复动物的活力而不杀死它们。