从生物学角度，我们有可能实现“返老还童”吗？

发表于 3年以前 | 总阅读数：1340 次

在电影《本杰明·巴顿奇事》（The Curious Case of Benjamin Button）中，名为本杰明·巴顿得主角出生时就像一个老人，被当作怪物遗弃在养老院，但谁也没有想到，他竟然倒转了年龄，越活越年轻，最后以婴儿的形态死去。这样的情节完全是虚构的，但在美国加利福尼亚州的索尔克研究所，科学家们发现了类似逆转衰老的过程。

干细胞如何分化成多种不同类型的细胞，最终组成了我们的身体

衰老，其实就是随着时间的推移，细胞损伤不断累积而自然发生的过程。活性氧（ROS）在衰老过程中起着重要作用。此外，环境污染和不良的生活方式也加速了我们的身体和精神的退化。白内障、皮肤皱纹、高血压、糖尿病和痴呆等，都是衰老的一些特征。那么，我们能否逆转或减轻这些与年龄有关的迹象？

近日，科学家已着手开发“细胞再生技术”（CRT），来降低与年龄相关的疾病发病率。这项技术包括在衰老细胞中表达“山中因子”（Yamanaka factors），这些因子能将表观遗传标记重置为在年轻动物身上发现的模式。

确切地说，逆转衰老并不是让一个60岁的人看起来像20岁，而是让一个60岁的人在身体功能方面感觉像20岁的人一样健康。

左：水螅虫的再生。水螅具有可以再生的干细胞，使其接近永生的状态。右：涡虫的再生

理解多能性

首先，我们需要使身体的单个细胞变得“年轻”。也就是说，我们身体的细胞应该有能力再生并形成新的、更年轻的细胞。多能干细胞就具有这样的能力。

多能干细胞能够分裂并分化成多种细胞类型，它们具有两个独特的性质：一是自我更新；二是分化成具有不同功能的细胞的能力。

多能干细胞有两种类型：胚胎干细胞和诱导性多能干细胞（iPSC）。胚胎干细胞来源于囊胚的内细胞团，可分化为外胚层、中胚层和内胚层。诱导多能干细胞则是由哺乳动物体细胞逆向编程而成的多能干细胞。

在被称为转录因子的蛋白质的特定信号的影响下，这些人工诱导的多能干细胞可以分化成具有固定功能的特化细胞。例如，转录因子如Snail， MITF和c-kit等，可以将多能干细胞分化为黑色素细胞（一种皮肤细胞）。

诱导性多能干细胞（iPSC）如何转变为多种不同类型的细胞

存在不朽的生命体吗？

涡虫、水螅和海星等生物是目前已发现的最接近不朽的生物。它们拥有大量的多能干细胞，可以不断分化，以取代受损或老化的细胞。因此，在人类身上，多能干细胞的确有可能分化并取代衰老细胞，“返老还童”或许并不是梦。

诱导性多能干细胞（iPSC）分化为多种细胞类型，包括神经细胞、肌肉细胞、脂肪细胞

山中因子与诱导多能性

多能干细胞已经在干细胞治疗中有所应用。日本干细胞科学家山中伸弥和他的团队在2006年发现了诱导多能性干细胞（iPSC），开启了干细胞治疗的新领域。

iPSC是通过慢病毒载体将Oct-4、Sox4、Klf4和c-Myc四种转录因子基因（合称OSKM基因）转入成体细胞，将其转化为类似于胚胎干细胞的多能干细胞。与胚胎干细胞一样，这些重新编程的细胞也具有自我更新的能力，理论上可以分化成任何细胞类型，发育为成体的任何器官、组织。在诱导过程中，成熟的特定细胞本质上就实现了“逆转衰老”，转变为多能干细胞。

通过iPSC技术，人类在历史上第一次拥有了可以用于治疗的多能干细胞。诱导性多能干细胞也是除胚胎干细胞外唯一的多能干细胞。

从胚胎细胞到分化细胞

对于细胞的命运，一个重要的“信条”是：胚胎细胞在某些基因表达后会成为分化细胞。山中伸弥在将分化细胞逆向编程为诱导性多能干细胞的过程，挑战了这一信条，并彻底改变了干细胞研究。

在山中伸弥利用转录因子创造奇迹之前，多能细胞向分化细胞的转化是一条单行道。借助“山中因子”，他将分化细胞（成年小白鼠的成纤维细胞）转变为iPS细胞，从而消除其细胞命运。这些细胞在某些因子的影响下，又可以分化为特定的细胞类型（肌肉细胞、神经细胞或骨细胞等）。

更进一步：逆转衰老

有了诱导性多能干细胞，利用适当的信号来重置细胞程序就成为可能。这就引出了一个问题：在转录因子的帮助下，人类体内的衰老细胞能否重新变得年轻和健康。

来自索尔克研究所的科学家已经成功地将老化细胞“重置”为年轻细胞。那么，间断性地表达与胚胎状态相关的基因（Oct4、Klf4、Sox2），是否可以逆转衰老的特征呢？科学家认为，衰老不是单向的，只要发出正确的信号，衰老也是可以逆转的。

研究人员推测，衰老动物的细胞重编程会使它们变得年轻。唯一的瓶颈在于，尽管细胞再生在实验室中操作起来很简单，但在整个生物体内部，可能就会有完全不同的表现。此外，诱导性多能干细胞会不断繁殖，因此直接将其引入衰老动物可能不太有利。在短时间内诱导山中因子可能更有利于逆转衰老。

早老症（一种过早衰老的疾病）的小鼠模型常被用来研究逆转衰老。通过在早老症小鼠中短期诱导Oct4、Sox-2和Klf4 基因（OSK基因），结果发现，表达OSK基因的小鼠比对照组小鼠更年轻，心血管和肺功能也得到改善，寿命延长了30%。OSK基因在衰老小鼠中以短脉冲形式表达，而科学家也在正常衰老小鼠中观察到了逆转衰老的迹象。换言之，衰老小鼠的生活质量通过山中因子的细胞重编程得到了改善。